JPWO2010001588A1 - 再生信号評価方法、再生信号評価装置及びこれを備えた光ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法は、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出ステップと、前記２値化信号に基づいて差分メトリックを演算するステップと、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めるステップと、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップとを含んでいる。

Description

本発明は、ＰＲＭＬ信号処理方式を用いた再生信号評価方法、再生信号評価装置及びこれを備えた光ディスク装置に関する。
近年、光ディスク媒体の高密度化により、記録マークの最短マーク長が光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大およびＳＮＲ(Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ)の劣化がより顕著となり、信号処理方法として、ＰＲＭＬ(Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ)方式等を用いることが一般的になりつつある。
ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）と最尤復号（ＭＬ）とを組み合わせた技術であり、符号間干渉が起こることを前提に再生波形から最も確からしい信号系列を選択する既知の方式である。このため、従来のレベル判定方式よりも復号性能が向上することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
一方、信号処理方式がレベル判定方式からＰＲＭＬ方式へ移行することで、再生信号の評価方法に課題が出てきた。従来から用いられてきた再生信号評価指標であるジッタは、レベル判定方式の信号処理を前提としている。このため、ジッタが、レベル判定方式とは信号処理のアルゴリズムが異なるＰＲＭＬ方式の復号性能との相関がない場合が出てきた。そこで、ＰＲＭＬ方式の復号性能と相関のある新たな指標が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、光ディスクの記録品質に非常に重要な、マークとスペースとの位置ずれ（エッジずれ）を検出することができる新たな指標も提案されている（例えば、特許文献３参照）。この指標もＰＲＭＬ方式を用いる場合は、ＰＲＭＬ方式の考え方に則し、ＰＲＭＬの性能と相関のあるものであり、かつ、パターンごとのエッジのずれ方向と量とを定量的に表現できなければならない。
この指標も、ＰＲＭＬ方式を用いる場合は、ＰＲＭＬ方式の考え方に則しＰＲＭＬ方式の復号性能と相関のあるものである必要があり、且つ、パターンごとのエッジのずれ方向と量とを定量的に表現できなければならない。
光ディスク媒体の高密度化がさらに進むと、符号間干渉およびＳＮＲ劣化の問題もより顕著となる。この場合、高次のＰＲＭＬ方式を採用することにより、システムマージンを維持することが可能となる（例えば、非特許文献１参照）。例えば、直径が１２ｃｍであり、記録層１層当たりの記録容量が２５ＧＢの光ディスク媒体の場合、ＰＲ１２２１ＭＬ方式を採用することで、システムマージンを維持することができたが、記録層１層当たりの記録容量が３３．３ＧＢの場合、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式を採用する必要がある。このように、光ディスク媒体の高密度化に比例して、高次のＰＲＭＬ方式を採用する傾向は続くと予想される。
特許文献１及び特許文献２では「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列との再生信号との差である差分メトリック」を指標値として用いることが開示されている。
この際、エラーを起こす可能性のある「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列」が複数パターンある場合には、これらを総合的に統計処理する必要がある。この処理方法については、特許文献１及び特許文献２には開示されていない。特許文献５には、この点に着目して特許文献１及び特許文献２と同様用の方法で検出された「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列との再生信号との差分メトリック」を複数パターン検出して、このパターン群を処理する方法が開示されている。特許文献５で用いられているＰＲ１２２２１ＭＬ信号処理では、エラーを起こしやすいパターン（ユークリッド距離が比較的小さい合流パスのパターン群）が３種類存在する。このパターン群は、その発生確率と、そのパターンでエラーが発生した際のエラー数が異なるため、特許文献５では、これらのパターンごとに得られる指標値の分布から標準偏差σを求め、パターンの発生確率（全母数に対する発生頻度）と、パターンを間違った際に発生するエラー数から、発生するエラーを予測する方法が開示されている。特許文献５では、エラーの予測方法として、得られた指標値の分布が正規分布と仮定し、その標準偏差σと分散平均値μとから指標値が０以下となる確率、つまりビットエラーを引き起こす確率を予測する方法が用いられている。しかしながら、これはエラー発生確率を予測する一般的な手法である。特許文献５の予測エラーレート算出方法は、パターンごとに発生確率を求め、予測エラーレートを算出し、この予測エラーレートを信号品質の目安とする点に特徴がある。
しかしながら、特許文献５の方法では、記録信号に記録の歪が発生した場合、正確にエラーレートを予測できないという課題があった。この課題は、光ディスクのような熱記録でデータを記録する場合には、熱干渉による記録歪が発生しやすいため特に顕著となる。また、光ディスクの高密度化に伴い記録ピット間の間隔は更に狭くなるため、熱干渉が増大すると予測され、今後この問題は避けて通れない課題となる。この特許文献５に記載されている予測エラーレート算出方法が記録歪を伴った信号に対して適切に信号品質を評価できない課題について、以下、具体的に説明する。
図１５は、特許文献１及び特許文献５で信号指標として用いられている特定のパターンの差分メトリックの頻度分布の一例を示したものである。一般的に、差分メトリックの分布の広がりは、光ディスクで発生するノイズに起因する。光ディスクが発生する再生ノイズはランダムノイズであるために、この分布は、通常このような正規分布となる。この差分トリックは、「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列との差分メトリック」として定義されており、理想信号の最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列ユークリッド距離の２乗（以下、信号処理閾値として定義）を中心とした分布となる。この信号処理閾値を中心とした標準偏差が特許文献１、２及び５で定義されている指標値である。この差分メトリックが０以下になる確率が指標値から予測エラーレートに相当する。この予測エラーレートは、この正規分布の累積分布関数の逆関数から求めることが可能である。
図１５Ａは、記録時の歪が殆ど発生していない場合の分布図であり、図１５Ｂ及び図１５Ｃは、記録時に記録ピットの記録エッジが熱干渉でずれて記録歪が発生した状態の分布図を示している。熱干渉よって歪が発生すると、特定のパターンの差分メトリックの頻度分布は中心値がシフトした正規分布となる。この中心位置のシフトが熱干渉で発生した歪に相当する。図１５Ｂ及び図１５Ｃは、分布の中心から一定量のシフトがプラスマイナスに発生したケースであり、求まる指標値は同じ値であって、分布の中心がずれたことで指標値は増加する。指標値が増加したことは、エラーが発生する確率が増加したことを意味する必要があるが、図１５Ｃでは逆にエラーが減少するという課題が発生する。これは、図１５Ｂでは分布の中心が０に近い側にずれているために、エラーが発生する確率（差分メトリックが０以下となる確率）は高くなるが、これに反して図１５Ｃでは分布の中心がプラス側にずれているためにエラーが発生する確率は低くなるためである。この逆転現象は、差分メトリックを用いた指標値が０に近づいた場合だけでエラーとなるという性質に由来しており、従来光ディスクで用いていた指標値である時間軸ジッタと大きく異なる点である。従来の時間軸のジッタの場合は、分布の中心位置のずれがプラス、マイナスのどちらにシフトしても共にエラーが増加するために上記課題は発生しない。
また、図１５Ｄに示したようなケースでも上記と同様の課題が発生する。図１５Ｄは、求まった差分メトリックの分布が正規分布となっていないケースである。この様なケースは、記録時の熱干渉が大きく「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列」の更に前後の記録マークからの熱干渉がある場合に発生する。前後の記録マーク長さの違いによって熱干渉量が異なり記録マーク位置がシフトしたことで、２つの正規分布（分布１と分布２）が重なった差分メトリック分布となる。分布２は、信号処理閾値よりプラス側にシフトしているためにエラーを起こす確率は低下しているが、信号処理閾値を中心とした標準偏差である指標値は分布２の影響で値が増加する。図１５Ｃと同様に、指標値が増加してもエラーレートが減少するという課題が発生する。このように、特許文献１、特許文献５などの従来の技術を熱干渉の大きい高密度の光ディスクの記録品に適応する場合、指標値とエラーレートの相関が悪くなるという課題が発生していた。
この課題に着目した解決案が特許文献４に開示されている。所定のパターン群で得られる差分メトリックが所定の閾値（例えば、信号処理閾値の半分）より小さくなる数をカウントする方法である。このカウント値から予測エラーレートを求める方法についても開示されている。この方法の場合、差分メトリック分布の０に近い側、すなわちエラーを起こす可能性がある側を評価対象として用いるために、前述した特許文献１及び特許文献５の課題は生じない。しかしながら、特定の閾値を用いて、この値を超えた数を計測する構成のため以下の新たな課題が発生する。図１５Ｅを用いてこの課題を説明する。
図１５Ｅは、閾値を信号処理閾値の半分として、この値を超える分布の個数をカウントする例を示している。この閾値以下の場合をカウントしてその値を求め、パターン発生の母数とカウント値の比を信号指標として用いる。このカウント比から差分メトリックの分布が正規分布と過程すると、差分メトリックが０より小さくなる確率を求めることができ、予測のエラーレートを算出することができる。図１５Ｆに信号の品質が良いケースでの例を示す（ジッタ８％程度の信号品質）。このようなケースでは、差分メトリックの分布の広がりが狭くなり、閾値を越える数が極端に少なくなる。図１５Ｆのケースでは、差分メトリック分布のなかの約０．２％程度しか計測ができない。このため計測の精度を上げるために長い領域を測定する必要があり、計測の時間が増加したり、計測の安定性が損なわれるという課題があった。更に光ディスク上にある、ディスク製造の欠陥や傷、ディスク表面のごみなどがあった場合に、閾値以下にこの欠陥による差分メトリックが発生する（図１５Ｆに図示）。このような場合、正規分布から発生する閾値を超える差分メトリックの数を正しくカウントできないという課題が発生する。従来、光ディスクに用いていた時間軸ジッタは、計測された時間揺らぎの標準偏差を用いており、計測されたデータすべてを用いているために、このようなディスク上の欠陥に強いというメリットがあった。これに対して、特許文献４で開示されている方法は、従来の時間軸ジッタの有していた欠陥に強いというメリットを持たず、傷や指紋などで欠陥が発生しやすいシステムである光ディスクの指標値として用いるには課題があった。特許文献４の方法で、計測数を増加させるには、閾値を大きくして計測できる個数を増加させれば良いが、閾値を大きくすると予測されるエラーレートの精度が低下するという別の課題が発生する。極端な例を上げると、閾値をユークリッド距離の半分まで大きくすると、閾値を超える数は、差分メトリックを計測したサンプル数の半分とるため、分布の広がりに依存しなくなり、正しい計測が不可能となる。この様に、特許文献４の方法は計測された信号の品質によって、測定精度を一定に保つためには閾値の値を調整する必要があり、このような調整は分布の広がり具合がある程度自明な場合は可能であるが、信号の品質が大きく変わるような光ディスクに用いる場合には大きな課題となっていた。
さらに、特許文献４及び特許文献５には差分メトリックから予測されるｂＥＲを指標とする方法が開示されているが、これらを指標値として用いる場合、従来光ディスクの信号品質評価指標として用いられていた時間軸のジッタと互換性がなく、扱いが困難であるという課題がある。
特開２００３−１４１８２３号公報 特開２００４−２１３８６２号公報 特開２００４−３３５０７９号公報 特開２００３−５１１６３号公報 特開２００３−２７２３０４号公報
図解 ブルーレイディスク読本 オーム社 適応信号処理アルゴリズム 培風館
本発明はＰＲＭＬ方式を採用したシステムに適した信号処理方法、再生信号評価装置及びこれを備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一局面に係る再生信号処理用法は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出ステップと、前記パターン抽出ステップにて抽出された前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算ステップと、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算ステップと、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、抽出された信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価している。このため、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価方法を実現できる。
本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明の一実施の形態に係る光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るＲＬＬ（１，７）記録符号と等化方式ＰＲ（１，２，２，２，１）とから定まる状態遷移則を示す図である。 図３に示す状態遷移則に対応するトレリス図である。 表１の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示す図である。 表２の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示す図である。 表３の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの差分メトリックの分布を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの一ユークリッド距離パターンにおける差分メトリックの分布を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの各ユークリッド距離パターンにおける差分メトリックの分布を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの差分メトリックの分布図を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る信号評価指標値とエラーレートとの関係を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図１５Ａは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｂは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｃは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｄは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｅは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｆは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
本実施の形態の信号評価指標検出装置は、再生系の信号処理にＰＲＭＬ方式の一例であるＰＲ１２２２１ＭＬ方式を採用し、記録符号にＲＬＬ（１，７）符号等のＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）符号を用いている。ＰＲＭＬ方式は、情報を再生する際に発生する再生歪を修正する波形等化技術と、等化波形自身の持つ冗長性を積極的に利用して、データ誤りを含んでいる再生信号から最も確からしいデータ系列を選択する信号処理技術とを組み合わせた信号処理である。
まず、図３および図４を参照して、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式による信号処理について簡単に説明する。
図３は、ＲＬＬ（１，７）記録符号とＰＲ１２２２１ＭＬ方式とから定まる状態遷移則を示す状態遷移図である。なお、図３では、ＰＲＭＬ説明時に一般的に用いられる状態遷移図を示している。図４は、図３に示す状態遷移図を時間軸に関して展開したトレリス図である。
図３の括弧の中に記載されている“０”または“１”は、時間軸上の信号系列を示し、各状態から次の時刻の状態遷移の可能性がどの状態にあるのかを示している。
ＰＲ１２２２１ＭＬ方式では、ＲＬＬ（１，７）との組み合わせにより復号部の状態数は１０に制限される。ＰＲ１２２２１ＭＬ方式における状態遷移のパス数は、１６となり、再生レベルは、９レベルとなる。
ＰＲ１２２２２１ＭＬの状態遷移則の説明として、図３の状態遷移図に示すように、ある時刻での状態Ｓ（０，０，０，０）をＳ０、状態Ｓ（０，０，０，１）をＳ１、状態Ｓ（０，０，１，１）をＳ２、状態Ｓ（０，１，１，１）をＳ３、状態Ｓ（１，１，１，１）をＳ４、状態Ｓ（１，１，１，０）をＳ５、状態Ｓ（１，１，０，０）をＳ６、状態Ｓ（１，０，０，０）をＳ７、状態Ｓ（１，０，０，１）をＳ８、状態Ｓ（０，１，１，０）をＳ９というように表記し、１０状態を表現する。図３中、括弧の中に記載されている“０”または“１”は、時間軸上の信号系列を示し、ある状態から次の時刻の状態遷移でどの状態になる可能性があるのかを示している。
図４に示すＰＲ１２２２１ＭＬ方式の状態遷移において、ある時刻の所定の状態から別の時刻の所定の状態へ遷移するときに２つの状態遷移を取り得るような状態遷移列パターン（状態の組み合わせ）は無数にある。しかしながら、エラーを引き起こす可能性が高いパターンは、判別が難しい特定のパターンに限定される。この特にエラーの発生しやすい状態遷移パターンに着目すると、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式の状態遷移列パターンは、表１、表２及び表３に示すようにまとめることができる。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
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表１ないし３の各表には、スタート状態から合流した状態の軌跡を示す状態遷移、その状態変移を経由した場合の可能性のある２つの遷移データ列、その状態変移を経由した場合の可能性のある２つの理想的な再生波形、及び２つの理想的な再生波形のユークリッド距離の２乗値を示している。
ユークリッド距離の２乗値は、２つの理想的な再生波形の差の２乗加算を示す。２つの再生波形の可能性を判断するときに、ユークリッド距離の値が大きければ、より区別がつきやすくなるため、間違って判断される可能性が低くなる。一方、ユークリッド距離の値が小さければ、可能性ある２つの波形を区別することが困難となるため、間違って判断される可能性が高くなる。すなわち、ユークリッド距離が大きい状態遷移パターンは、エラーが発生しにくい状態遷移パターンであり、ユークリッド距離が小さい状態遷移パターンは、エラーが発生しやすい状態遷移パターンと言える。
各表において、第１番目の列は、エラーを起こしやすい２つの状態遷移が分岐して再合流する状態遷移（Ｓｍｋ−９→Ｓｎｋ）を示している。第２番目の列は、この状態遷移を発生する遷移データ列（ｂｋ−ｉ，・・・，ｂｋ）を示している。この遷移データ列中のＸは、これらのデータの中でエラーを起こす可能性が高いビットを示しており、この状態遷移がエラーと判定された際に、このＸの数（表２及び表３の！Ｘも同様）がエラーの数となる。すなわち、遷移データ列中のＸは、１または０となり得る。１または０のうち何れか一方が最も確からしい第１の状態遷移列に対応し、他方が２番目に確からしい第２の状態遷移列に対応する。なお、表２および表３において、！ＸはＸのビット反転を表している。
後に詳細に説明するように、ビタビ復号部による復号処理を行った各復号データ列（２値化信号）を、表１〜表３の遷移データ列と比較（Ｘはdon't care）し、エラーを起こしやすい最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列とを抽出する。３番目の列は、第１の状態遷移列および第２の状態遷移列を示している。４番目の列は、それぞれの状態遷移を経由した場合の２つの理想的な再生波形（ＰＲ等価理想値）を示しており、５番目の列は、この２つの理想信号のユークリッド距離の２乗値（パス間のユークリッド距離の２乗値）を示している。
表１は、２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンを示しており、ユークリッド距離の２乗値が１４の場合である状態遷移パターンを示している。ユークリッド距離の２乗値が１４の場合である状態遷移列パターンは１８種類ある。表１に示す状態遷移列パターンは、光ディスクの波形のエッジ（マークとスペースとの切り替わり）部分にあたる。言い換えると、表１に示す状態遷移列パターンは、エッジの１ビットシフトエラーのパターンである。
図５は、表１の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示すグラフである。なお、図５のグラフにおいて、横軸は、サンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は、再生レベルを示す。上述したように、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式では、理想的な再生信号レベルは９レベル（０レベルから８レベル）ある。
一例として、図３で示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−５）から状態Ｓ６（ｋ）に遷移する場合の遷移パスについて説明する（表１参照）。この場合の１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，１，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、４Ｔスペース以上の長さのスペース、３Ｔマーク、及び２Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＡパス波形として図５に示す。
図５に示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−５）から状態Ｓ６（ｋ）に到る状態遷移パスのうちのもう１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，０，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図５にＢパス波形として示す。この表１のユークリッド距離の２乗値が１４である状態遷移パターンは、エッジ情報（ゼロクロス点）が必ず１つ含まれているパターンであることが特徴である。
図６は、表２の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示すグラフである。なお、図６のグラフにおいて、横軸は、サンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は、再生レベルを示す。
表２は、表１と同様に２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンを示しており、ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移パターンを示している。ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移パターンは１８種類ある。表２に示す状態遷移パターンは、２Ｔマークまたは２Ｔスペースのシフトエラーであり、２ビットシフトエラーのパターンである。
この場合、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，０，０，０”と遷移する１つのパスが検出され、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、５Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図６にＡパス波形として示す。
一例として、図３で示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−７）から状態Ｓ０（ｋ）に遷移する場合の遷移パスについて説明する（表２参照）。この場合の１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，０，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置いて考えると、記録状態は、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、及び５Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＡパス波形として図６に示す。
一方、もう一つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，０，１，１，０，０，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、及び４Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＢパス波形として図６に示す。この表２のユークリッド距離の２乗値が１２である状態遷移パターンは、２Ｔの立ち上がり及び立ち下りのエッジ情報が必ず２つ含まれているパターンであることが特徴である。
図７は、表３の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示すグラフである。なお、図７のグラフにおいて、横軸は、サンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は、再生レベルを示す。
表３は、表１及び表２と同様に２つの状態遷移列を取り得る状態遷移列パターンを示しており、ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移列パターンを示している。ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移列パターンは１８種類ある。表３に示す状態遷移列パターンは、２Ｔマークと２Ｔスペースとが連続する箇所であり、３ビットシフトエラーのパターンである。
一例として、図３で示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−９）から状態Ｓ６（ｋ）に遷移する場合の遷移パスについて説明する（表３参照）。この場合の１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，１，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース、３Ｔマーク、及び２Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＡパス波形として図７に示す。
一方、もう一つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，０，１，１，０，０，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース、２Ｔマーク、及び２Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＢパス波形として図７に示す。この表３のユークリッド距離の２乗値が１２である状態遷移列パターンは、エッジ情報が少なくとも３つ含まれているパターンであることが特徴である。
以下に、本発明に係る具体的な実施の形態について詳述する。
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態に係る再生信号評価装置を備えた光ディスク装置について、図面を参照し以下に説明する。図１は、実施の形態１の光ディスク装置２００の構成を示すブロック図である。
情報記録媒体１は、光学的に情報の記録再生を行うための情報記録媒体であり、例えば光ディスク媒体である。光ディスク装置２００は、搭載された情報記録媒体１に対して情報の再生を行う再生装置である。
光ディスク装置２００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）１００、光ディスクコントローラ部１５を備える。
光ヘッド部２は、対物レンズを通過したレーザ光を情報記録媒体１の記録層に収束させ、その反射光を受光して、情報記録媒体１から読み出した情報を示すアナログ再生信号を生成する。プリアンプ部３は、光ヘッド部２によって生成されたアナログ再生信号を所定のゲインで増幅してＡＧＣ部４へ出力する。対物レンズの開口数は０．７〜０．９であり、より好ましくは０．８５である。レーザ光の波長は４１０ｎｍ以下であり、より好ましくは４０５ｎｍである。
プリアンプ部３は、アナログ再生信号を所定のゲインで増幅してＡＧＣ部４へ出力する。
ＡＧＣ部４は、プリアンプ部３からのアナログ再生信号が、所定の振幅となるように、Ａ／Ｄ変換部６からの出力に基づいて、アナログ再生信号を増幅または減衰させて波形等化部５へ出力する。
波形等化部５は、再生信号の高域を遮断するＬＰＦ特性と、再生信号の低域を遮断するＨＰＦ特性を有しており、再生波形を所望の特性に整形させてＡ／Ｄ変換部６へ出力する。
Ａ／Ｄ変換部６は、ＰＬＬ部７から出力される再生クロックに同期してアナログ再生信号をサンプリングしてアナログ再生信号をデジタル再生信号へ変換し、ＰＲ等化部８へ出力すると共に、ＡＧＣ部４及びＰＬＬ部７へも出力する。
ＰＬＬ部７は、Ａ／Ｄ変換部６からの出力に基づいて、波形等化後の再生信号に同期させる再生クロックを生成し、Ａ／Ｄ変換部６に出力する。
ＰＲ等化部８は、各種ＰＲ方式の特性へフィルタ特性を可変できる機能を有している。ＰＲ等化部８は、再生系の周波数特性が最尤復号部９の想定する特性（例えば、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化特性など）になるように設定された周波数特性となるようにフィルタリングを施し、デジタル再生信号に対して高域雑音の抑制及び意図的な符号間干渉の付加を行うＰＲ等化処理を行って最尤復号部９へ出力する。ＰＲ等化部８は、例えば、ＦＩＲ（有限インパルス応答：Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ構成を備え、ＬＭＳ（Ｔｈｅ Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて、適応的にタップ係数を制御してもよい（非特許文献２参照）。
最尤復号部９は、例えばビタビ復号器であり、パーシャルレスポンスの型に応じて意図的に付加された符号的規則に基づいて尤も確からしい系列を推定する最尤復号方式を用いている。この最尤復号部９は、ＰＲ等化部８でＰＲ等化された再生信号を復号して２値化データを出力する。この２値化データは、復号２値化信号として後段の光ディスクコントローラ１５へ出力され、所定の処理が実行されて情報記録媒体１に記録されている情報が再生される。
次に、本実施の形態に係る信号評価指標検出部１００の構成について説明する。信号評価指標検出部１００は、パターン検出部１０１、差分メトリック演算部１０２、大小判定部１０３、パターンカウント部１０４、積算部１０５、エラー演算部１１６、及び標準偏差演算部１２０を備えている。
信号評価指標検出部１００には、ＰＲ等化部８から出力された波形整形されたデジタル再生信号と、最尤復号部９から出力された２値化信号とが入力される。そして、信号評価指標検出部１００においては、２値化信号がパターン検出部１０１に入力される一方、デジタル再生信号が差分メトリック演算部１０２に入力され、情報記録媒体１のデジタル再生信号の評価処理が実行されることになる。
パターン検出部１０１は、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出する機能を有する。本実施の形態に係るパターン検出部１０１は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４となる特定の状態遷移パターン（すなわち、表１に示される状態遷移パターン）を抽出するようになっている。これを実現するために、パターン検出部１０１は、表１に示す状態遷移パターンの情報を記憶保持している。そして、パターン検出部１０１は、表１の遷移データ列と最尤復号部９から出力された２値化信号とを比較する。この比較の結果、２値化信号が表１の遷移データ列と一致する場合は、当該２値化信号を抽出対象とし、表１の情報に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい遷移系列１と２番目に確からしい遷移系列２とを選択する。
そして、差分メトリック演算部１０２は、パターン検出部１０１にて抽出された前記２値化信号に基づいて、「当該２値化信号に対応する最も確からしい遷移系列１の理想信号（ＰＲ等化理想値：表１参照）と前記デジタル再生信号との間の第１メトリック」と、「当該２値化信号に対応する２番目に確からしい遷移系列２の理想信号と前記デジタル再生信号との間の第２メトリック」との差分の絶対値である「差分メトリック」を演算する。ここで、前記第１メトリックとは前記遷移系列１の理想信号とデジタル再生信号との間のユークリッド距離の２乗値であり、第２メトリックとは前記遷移系列２の理想信号とデジタル再生信号との間のユークリッド距離の２乗値である。
差分メトリック演算部１０２からの出力は、大小判別部１０３に入力され、所定の値（信号処理閾値）と比較される。パターンカウント部１０４は、信号処理閾値以下の差分メトリックの個数をカウントする。このカウント値は、エラーレートを計算する際の各パターン群の発生頻度となる。また、積算部１０５は、信号処理閾値以下の差分メトリックを積算する。積算部１０５で求めた積算値をパターンの発生数で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。エラー演算部１１６は、信号処理閾値以下の差分メトリックの各積算値とパターン発生数とから予測エラーレートを算出する。そして、標準偏差演算部１２０は、このエラーレートに対応する標準偏差を演算し、当該標準偏差を信号品質を評価する信号指標値とする。上記信号評価指標検出部１００によるプロセスを以下、詳細に説明する。
ＰＲＭＬ処理で情報記録媒体１より再生された再生信号は、上述の通り、最尤復号部９から２値化信号として出力され、信号評価指標検出部１００に入力される。この２値化信号から表１の遷移データ列のパターンの何れかを検出すると、状態遷移列１及び状態遷移列２のＰＲ等化理想値が決定される。例えば、表１において、２値化信号として（０，０，０，０，Ｘ，１，１，０，０）が復号された場合、最も確からしい状態遷移列１としては、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６）が選択され、２番目に確からしい状態遷移列２としては（Ｓ０，Ｓ０、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ６）が選択される。状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値は、（１，３，５，６，５）となる。一方、状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値は、（０，１，３，４，４）となる。
次に、差分メトリック演算部１０２は、再生信号系列（デジタル再生信号）と状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第１メトリック（Ｐｂ１４）を求める。同様に、再生信号系列と状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第２メトリック（Ｐａ１４）を求める。さらに、差分メトリック演算部１０２は、第１メトリック（Ｐｂ１４）及び第２メトリック（Ｐａ１４）の差分を絶対値処理し、差分メトリックＤ１４＝｜Ｐａ１４−Ｐｂ１４｜とする。Ｐｂ１４の演算を式（１）に、Ｐａ１４の演算を式（２）に示す。式中、ｂｋは状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値を示し、ａｋは状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値を示し、ｘｋは再生信号系列を示す。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
図９において、信号処理閾値から大きい領域は、エラーとはならない領域であり、エラーレートを予測するためには不要な領域である。よって、差分メトリックの標準偏差からエラーレートを予測するためには、信号処理閾値以下の領域に着目すればよい。このエラーレートの算出方法について、以下に説明を行う。
差分メトリック演算部１０２からの出力である差分メトリックＤ１４は、大小判別部１０３に入力され、所定の値（信号処理閾値）と比較される。本実施の形態では、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値が、最も確からしい状態遷移列１の理想信号と前記２番目に確からしい状態遷移列２の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値である「１４」に設定されている。大小判別部１０３は、差分メトリックＤ１４が信号処理閾値「１４」以下であれば、当該差分メトリックＤ１４の値を積算部１０５へ出力すると共に、パターンカウント部１０４がカウント値をカウントアップする。積算部１０５では、信号処理閾値以下の差分メトリックＤ１４が入力される度に、累積的に差分メトリックを積算する。そして、エラー演算部１１６では、この信号処理閾値以下の差分メトリックの積算値とパターンカウント部１０４でカウントされたパターン発生数から、予測エラーレートを算出する。このエラー演算部１１６の動作について、以下に説明する。
積算部１０５で求めた積算値をパターンカウント部１０４でカウントされた信号処理閾値以下の差分メトリックの個数（パターンの発生数）で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。この信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をＭ（ｘ）、分布関数の平均値をμ、標準偏差をσ１４、確率密度関数をｆとし、分布関数が正規分布だと仮定した場合、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値ｍは、下式（４）のようになる。
Figure 2010001588
したがって、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σ１４と、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値mとの関係は下式（５）で求められる。
Figure 2010001588
式（４）、式（５）から、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σ１４を求めるためには、信号処理閾値以下の差分メトリック絶対値平均値mを求めてから約1.253倍すれば良いことが分かる。信号処理閾値が固定であるため、前記絶対値平均値mから前記標準偏差σ１４を計算することができる。そして、エラー演算部１１６で演算されるエラーの発生する確率(エラーレート ｂＥＲ１４)は、下式（６）から求めることができる。
Figure 2010001588
ここで、式（６）中のｄ１４は、抽出対象の状態遷移パターンにおける最も確からしい状態遷移列１の理想信号と２番目に確からしい状態遷移列２の理想信号との間のユークリッド距離を表す。本実施の形態の場合、ユークリッド距離の２乗値であるｄ１４ ２＝１４である。よって、積算値と積算数から求まる式（５）で求まる標準偏差をσ１４とすると、エラー演算部１１６で演算される予測されるエラーレートｂＥＲ１４Ｂは以下の式となる。また、ｐ１４（＝０．４）は全チャネルポイントに対する分布成分におけるエラー発生確率である。さらに、表１の状態遷移列パターンで発生するエラーは１ビットエラーであるため１を乗じている。
このエラーレート（エラー発生確率）ｂＥＲ１４をジッタと同様の感覚で扱える指標とするための信号指標値Mへの変換を実施するのが、標準偏差演算部１２０である。標準偏差演算部１２０は、下記式（７）により、ｂＥＲ１４を、予測されるエラーレートに相当する標準偏差σを用いた信号指標値Mへ変換する。
Figure 2010001588
ここで、erfc() は相補誤差関数の積分値である。本実施の形態の信号指標Mの定義式を下式（８）とすると、式（６）で算出されるbER14を式（７）に代入することで、仮想的な標準偏差σを用いた指標値Mを求めることが出来る。
Figure 2010001588
上記では、式（６）〜式（８）を用いて、予測されるエラーレートから仮想的な標準偏差σおよび信号指標値Ｍを算出した。
以上のように、本実施の形態では、ＰＲＭＬ信号処理におけるユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移列パターンに着目し、当該状態遷移列パターンの差分メトリック情報から、信号評価指標Ｍを生成している。具体的には、信号処理の閾値以下の差分メトリック情報の平均値から予測されるエラーレートを算出し、当該エラーレートから仮想的な正規分布の標準偏差σを計算し、当該正規分布の標準偏差σを含む信号評価指標Ｍを生成している。これにより、エラーレートと非常に相関の高い信号評価方法及び評価指標を提供することができる。
上述のように、従来提案されている単純な差分メトリックの分布評価では、今後益々要望される光ディスクの高密度化で発生する熱干渉等による記録歪によって、エラーレートと相関性のある信号指標を算出することが困難である。本実施の形態は、この課題を解決するものであり、実際に発生するエラーと相関の高い信号指標を算出するために、差分メトリックの分布成分のうちエラーが発生する片側分布だけに着目し、その片側分布から仮想的な両側分布の標準偏差σを求めることがポイントである。
なお、本実施の形態では、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンとして、本実施の形態に係るパターン検出部１０１は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４となる特定の状態遷移パターン（すなわち、表１に示される状態遷移パターン）を抽出するようになっているが、これに限定されない。例えば、当該ユークリッド距離の２乗値が１２となる特定の状態遷移パターン（すなわち、表２または表３に示される状態遷移パターン）を抽出するものであってもよい。
光ディスクコントローラ部１５は、標準偏差演算部１２０から受け取った信号評価指標Ｍに基づいて評価処理を行う評価部として機能する。その評価結果は、図示しない表示部に表示したり、評価データとしてメモリに記憶したりすることができる。
本実施の形態では、信号評価指標検出部１００を備えた光ディスク装置２００として説明したが、光ディスクコントローラ部１５を評価部とする光ディスク評価装置（再生信号評価装置）として構成してもよい。光ディスク評価装置は、主に工場出荷前の情報記録媒体１を対象として、当該情報記録媒体１が所定の規格に適合した品質のものか否かを評価するものとして使用できる。
また、再生信号評価装置を備えた光ディスク装置２００としては、以下の動作を行う仕様とすることができる。例えば、工場出荷された市販の光ディスク（ブランクディスク）に対して再生信号の品質評価を行ない、所定の品質を満たさないものと判定をした場合については、当該光ディスクを外部へ排出する。勿論、レコーダで記録済みの光ディスク(当該光ディスク装置以外の記録)に対して当該評価を行ない、所定の品質を満たさないものと判定をした場合については、当該光ディスクを外部へ排出することも可能である。
また、光ディスク装置２００が情報の記録および再生が可能なものであれば、光ディスクに情報を記録する前に、テスト記録による評価が可能である。この場合、光ディスク装置２００が行ったテスト記録情報に対して、再生信号の品質評価を行ない、ＮＧならＯＫになるまで記録条件を調整し、所定回数の調整を経てもなおＮＧならばその光ディスクを外部へ排出するようにすることができる。
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態に係る再生信号評価装置を備えた光ディスク装置について、図面を参照し以下に説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ部材番号を付記し、その説明を適宜省略する。図２は、実施の形態２の光ディスク装置４００の構成を示すブロック図である。
情報記録媒体１は、光学的に情報の記録再生を行うための情報記録媒体であり、例えば光ディスク媒体である。光ディスク装置４００は、搭載された情報記録媒体１に対して情報の再生を行う再生装置である。
光ディスク装置４００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）３００、光ディスクコントローラ部１５を備える。光ディスク装置４００を構成するこれらの部材の構成及び機能は、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
次に、本実施の形態に係る信号評価指標検出部３００の構成について説明する。本信号評価指標検出部３００は、実施の形態１の信号評価指標検出部１００と同様に、出荷前に情報記録媒体１が所定の規格に適合した品質のものか否かを判断するための評価装置として用いることができる。また、本信号評価指標検出部３００は、情報記録媒体１の駆動装置に搭載し、ユーザが当該情報記録媒体１に情報を記録する前に、テスト記録を行う際の評価装置として用いることもできる。
信号評価指標検出部３００は、パターン検出部１０１、１０６、１１１、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２、大小判定部１０３、１０８、１１３、パターンカウント部１０４、１０９、１１４、積算部１０５、１１０、１１５、エラー演算部１１６、１１７、１１８、標準偏差演算部１２０を備えている。
信号評価指標検出部３００には、ＰＲ等化部８から出力された波形整形されたデジタル再生信号と、最尤復号部９から出力された２値化信号とが入力される。パターン検出部１０１、１０６、１１１は、それぞれ、表１、２、３の遷移データ列と最尤復号部９から出力された２値化データとを比較する。比較の結果、２値化データが表１、２、３の遷移データ列と一致する場合は、表１、表２、表３に基づいて最も確からしい遷移系列１と２番目に確からしい遷移系列２とを選択する。そして、パターン検出部１０１、１０６、１１１の選択結果に基づき、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２は、遷移系列の理想値（ＰＲ等化理想値：表１、表２、表３参照）とデジタル再生信号との距離であるメトリックを演算する。さらに、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２は、２つの遷移系列から演算されたメトリック同士の差を演算し、当該プラスとマイナスの値を持つメトリック差に対し、絶対値処理を行う。差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２からの出力は、それぞれ大小判別部１０３、１０８、１１３に入力され、所定の値（信号処理閾値）と比較される。パターンカウント部１０４、１０９、１１４は、それぞれ信号処理閾値以下の差分メトリックの個数をカウントする。これらのカウント値は、エラーレートを計算する際の各パターン群の発生頻度となる。また、積算部１０５、１１０、１１５は、それぞれ信号処理閾値以下の差分メトリックを積算する。積算部１０５、１１０、１１５で求めた積算値をパターンの発生数で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。
なお、各積算部が、信号処理閾値以下の差分メトリックを積算し、各演算部が各積算値をパターンの発生数で割って、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める構成としたが、各積算部が、信号処理閾値未満の差分メトリックを積算し、各演算部が各積算値をパターンの発生数で割って、信号処理閾値未満の差分メトリックの平均値を求める構成としてもよい。
エラー演算部１１６、１１７、１１８は、信号処理閾値以下の差分メトリックの各積算値とパターン発生数とから予測エラーレートを算出する。これらのエラー演算部１１６、１１７、１１８で算出されたエラーレートは、加算部１１９で加算される。そして、このエラーレートに対応する標準偏差が標準偏差演算部１２０で演算されこれが、信号品質を評価する信号指標値となる。上記信号評価指標検出部３００によるプロセスを以下、詳細に説明する。
ＰＲＭＬ処理で情報記録媒体１より再生された再生信号は、上述の通り、最尤復号部９から２値化信号として出力され、信号評価指標検出部３００に入力される。この２値化信号から表１の遷移データ列のパターンの何れかを検出すると、状態遷移列１及び状態遷移列２のＰＲ等化理想値が決定される。例えば、表１において、２値化信号として（０，０，０，０，Ｘ，１，１，０，０）が復号された場合、最も確からしい状態遷移列１としては、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６）が選択され、２番目に確からしい状態遷移列２としては（Ｓ０，Ｓ０、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ６）が選択される。状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値は、（１，３，５，６，５）となる。一方、状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値は、（０，１，３，４，４）となる。
次に、差分メトリック演算部１０２は、再生信号系列（デジタル再生信号）と状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第１メトリック（Ｐｂ１４）を求める。同様に、再生信号系列と状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第２メトリック（Ｐａ１４）を求める。さらに、差分メトリック演算部１０２は、第１メトリック（Ｐｂ１４）及び第２メトリック（Ｐａ１４）の差分を絶対値処理し、差分メトリックＤ１４＝｜Ｐａ１４−Ｐｂ１４｜とする。Ｐｂ１４の演算を式（９）に、Ｐａ１４の演算を式（１０）に示す。式中、ｂｋは状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値を示し、ａｋは状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値を示し、ｘｋは再生信号系列を示す。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
エラーレートと、より高い相関のある信号評価指標とするためには、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式による信号処理において、エラーが発生する可能性が高いパターンをすべて考慮した評価方法が必要となる。
図８は、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式の信号処理における差分メトリックの分布図である。図８において、横軸は差分メトリックを示し、縦軸は所定の差分メトリック値の頻度を示している。差分メトリック（ユークリッド距離の２乗）が小さい分布ほど、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式による信号処理において、エラーとなる可能性を秘めていることを示している。図８のグラフから、差分メトリックが１２と１４の部分に分布の群を持ち、それより高い差分メトリックは、３０以上しかないことが分かる。すなわち、エラーレートと高い相関を持つ信号指標を得るためには、差分メトリックが１２と１４の群に着目すれば十分であることがわかる。これらの群は、すなわち、表１、表２及び表３の状態遷移列パターンである。そして、これらの状態遷移列パターンを識別するのが、パターン検出部１０１、１０６、１１１である。この識別された状態遷移列パターンからメトリック差を演算する差分メトリック演算部の動作を以下にさらに詳しく説明する。
図１０（Ａ）に差分メトリック演算部１０２の出力頻度分布を示す。同様に差分メトリック演算部１０７の処理を、式（１２）〜式（１４）に、差分メトリック演算部１１２の処理を式（１５）〜（１７）に示す。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
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図１０における（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の分布は、その頻度と中心位置がそれぞれ異なっている。また、これらのパターンがエラーを起こした際に発生するエラービット数も異なる。ユークリッド距離の２乗が１４の表１パターンは、１ビットエラーが発生するパターンである。ユークリッド距離の２乗が１２の表２パターンは、２ビットエラーが発生するパターンであり、ユークリッド距離の２乗が１２の表３パターンは、３ビットエラーが発生するパターンである。特に、ユークリッド距離の２乗が１２のエラーパターンは、２Ｔ連続個数に依存し、例えば、６個連続まで許容されている記録変調符号であれば、最大６ビットエラーが発生するパターンとなる。表３では、２Ｔが連続してエラーとなる６ビットエラーまで対応していないが、必要に応じて２Ｔの連続エラーを評価するパターンを定義して評価対象パターン表を拡張すればよい。
また、各表の状態遷移列パターンにおいて、記録変調符号系列におけるエラー発生確率も異なる。例えば、表１の状態遷移列パターンは、全サンプルに対して約４０％、表２のパターンは、全サンプルに対して約１５％、表３の状態遷移列パターンは、全サンプルに対して約５％程度の発生頻度となる。このように、図１０における（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で示したそれぞれの分布は、ばらつきを示す標準偏差σ、検出ウインドウ（ユークリッド距離）、エラー発生頻度、及びエラービット数に対する重みが異なるために、これらの分布から発生するエラーレートの予測もこれらを考慮した演算が必要になる。本願の大きな特徴である予測エラーレートの算出方法について、以下説明を行う。
上記課題にも記載したように、パターン群ごとに予測されたエラーレートを算出するときに、分布の形状によっては、適切に予測エラーレートを求めることができない場合がある。そこで、本実施の形態では、分布のうち、所定の閾値（信号処理閾値）以下の部分の平均値から標準偏差σを計算して、エラーレートを求めることで、予測エラーレートの計算精度を向上させる。
図１１において、信号処理閾値から大きい領域は、エラーとはならない領域であり、エラーレートを予測するためには不要な領域である。よって、差分メトリックの標準偏差からエラーレートを予測するためには、上記信号処理閾値以下の領域に着目すればよい。このエラーレートの算出方法について以下説明を行う。差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２からの出力であるＤ１４、Ｄ１２Ａ、Ｄ１２Ｂは、それぞれ大小判別部１０３、１０８、１１３に入力され所定の値（信号処理閾値）と比較される。本実施の形態では、信号処理閾値として、Ｄ１４が１４に設定されており、Ｄ１２Ａ及びＤ１２Ｂが共に１２に設定されている。大小判別部１０３、１０８、１１３は、差分メトリックが信号処理閾値以下であれば値を出力すると共に、それぞれのパターンカウントに対応したパターンカウント部１０４、１０９、１１４のカウント値をカウントアップする。これと同時に積算部１０５、１１０、１１５では、信号処理閾値以下の差分メトリックが積算される。そして、エラー演算部１１６、１１７、１１８で、この信号処理閾値以下の差分メトリックの積算値とパターン発生数から予測エラーレートを算出する。これらのエラー演算部１１６、１１７、１１８の動作について、以下説明する。
積算部１０５、１１０、１１５で求めた積算値をパターンカウント部１０４、１０９、１１４でカウントされた信号処理閾値以下の差分メトリックの個数（パターンの発生数）で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。この信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をＭ（ｘ）、分布関数の平均値をμ、標準偏差をσｎ、確率密度関数をｆとし、分布関数が正規分布だと仮定した場合、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値ｍは、下式（１８）のようになる。
Figure 2010001588
したがって、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σｎと、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値mとの関係は下式（１９）で求められる。
Figure 2010001588
式（１８）、式（１９）から、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σnを求めるためには、信号処理閾値以下の差分メトリック絶対値平均値mを求めてから約1.253倍すれば良いことが分かる。信号処理閾値が固定であるため、前記絶対値平均値mから前記標準偏差σnを計算することができる。そして、エラー演算部１１６、１１７、１１８でそれぞれ演算されるエラーの発生する確率(エラーレート ｂＥＲ)は、下式（２０）から求めることができる。
Figure 2010001588
ここで、式（２０）中のｄは、抽出対象の状態遷移パターンにおける最も確からしい状態遷移列１の理想信号と２番目に確からしい状態遷移列２の理想信号との間のユークリッド距離を表す。本実施の形態の場合、ユークリッド距離の２乗値は、ｄ１４ ２＝１４、ｄ１２Ａ ２＝１２、ｄ１２Ｂ ２＝１２である。
よって、積算値と積算数から求まる式（１９）で求まる標準偏差をσ１４、σ１２Ａ、σ１２Ｂとすると、エラー演算部１１６、１１７、１１８でそれぞれ演算される予測されるエラーレートｂＥＲ１４、ｂＥＲ１２Ａ、ｂＥＲ１２Ｂは以下の式となる。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
ここで、Ｐ１４、Ｐ１２Ａ、Ｐ１２Ｂ（０．４、０．１５、０．０５）は全チャネルポイントに対する分布成分におけるエラー発生確率である。また、表１の状態遷移列パターンで発生するエラーは１ビットエラーであるため１を、表２の状態遷移列パターンで発生するエラーは２ビットエラーであるため２を、表３の状態遷移列パターンで発生するエラーは３ビットエラーであるため３をそれぞれ乗じている。これらのエラーレートを加算することで表１の状態遷移列パターンと表２の状態遷移列パターンと表３の状態遷移列パターンの全パターンで発生するエラー発生確率を求めることができる。エラー発生確率をｂＥＲallとすると、式（２４）で示すことができる。
Figure 2010001588
さらに、ジッタと同様の感覚で扱える指標とするために式（２４）で求まったビットエラーレートから信号指標値への変換を実施するのが、標準偏差演算部１２０である。
Figure 2010001588
ここで、Pは、P14、P12A、P12B の合計で、erfc() は相補誤差関数の積分値である。本発明の信号指標Mの定義式を式（２６）とすると、式（２４）で算出されるbERallを式（２５）に代入することで、指標値Mを求めることが出来る。
Figure 2010001588
上記では、式（２０）〜式（２６）を用いて、予測されるエラーレートから仮想的な標準偏差σを算出し、信号指標値Ｍを算出した。しかしながら、本実施の形態の評価指標Ｍの算出方法は、上記の方法に限定されず、その他の定義式でもよい。その他の定義式の一例を下記で説明する。
パターンＰaが、パターンPbとして検出される確率を下式（２７）の誤差関数とする。
Figure 2010001588
但し、式（２７）中のｔは、表１〜３のパターン番号を示す。ｄは、表１〜３の各パターン群におけるユークリッド距離を示す。具体的には、表１のパターン群の場合、ｄ２は１４となり、表２、３のパターン群の場合、ｄ２は１２となる。
表１のパターン群と表２のパターン群と表３のパターン群の全パターンで発生するエラー発生確率は、式（２７）を用いて、下式（２８）で算出することができる。
Figure 2010001588
上式（２８）のＮ１、Ｎ２、Ｎ３は、それぞれ、上記表１、表２，表３で定義されるパターン群の発生回数である。式（２４）との差異は、各パターン群のエラーレートが、全チャネルを母数として算出されるのではなく、表１〜３の評価パターン数を母数とすることである。式（２４）は、評価パターンを含む全てのチャネルを母数としたエラーレートとして算出する。一方、式（２８）は、評価パターンを母数としたエラーレートとして算出する。式（２４）、式（２８）で算出されるエラーレートから、仮想的なσを算出するときに、どの母数を対象にするσであるかを考慮することで、結果として同じ値を算出することができる。式（２０）〜式（２６）では、母数は全チャネルを母数として演算を行う場合の例であった。式（２８）から仮想的なσを算出して、評価指標Ｍを算出する。
仮想的な標準偏差σは、下式（２９）から、算出できる。
Figure 2010001588
但し、E-1は、式（３０）の逆関数を意味する。
Figure 2010001588
評価指標Ｍは、検出されるウィンドウで正規化することで、下式（３１）で算出することができる。
Figure 2010001588
結局、上式（２６）と上式（３１）は、表１から表３で定義される評価パターンで発生する仮想的なσを算出するため、指標値Ｍとしては実質的に同じ値として算出される。計算途中のエラーレートを算出する評価母数と検出ウィンドウの表記が異なるだけである。信号指標値Ｍを算出するために、どちらの式を用いても良い。また、上式（３１）を用いた信号指標値Ｍの算出は、特定の状態遷移パターンのみを抽出対象とする実施の形態１にも応用できるものである。
図１２は、チルトやデフォーカスや球面収差等の再生ストレスを付加した場合のビットエラーレート（ｂＥＲ）と式（１８）の信号指標値［％］を示したシミュレーションの結果の例である。図１２のグラフにおいて、▲印はデフォーカスストレス、●印は球面収差ストレス、◆印はラジアルチルトストレス、■印はタンジェンシャルチルトストレスを示す。また、同図における実線は理論曲線である。
一般に、システムマージのクライテリアは、ｂＥＲが約４．０Ｅ−４程度とされるため、そのｂＥＲを実現する信号指標値が約１５［％］である。図１２のグラフから明らかなように、本実施の形態で定義される信号指標値Ｍは、実際にシステムで使用される信号指標値Ｍ≦１５［％］の領域で、エラーレートの理論曲線に整合している。したがって、本実施の形態に係る信号評価方法及び指標は、信号を適切に評価するという観点で非常に有効であると言える。
以上のように、本実施の形態では、ＰＲＭＬ信号処理におけるユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移列パターンに着目し、発生確率が異なり、発生するエラー数が異なる、複数のパターン群の差分メトリック情報から、一つの信号評価指標を生成している。具体的には、各パターン群の信号処理の閾値以下の差分メトリック情報の平均値から予測されるエラーレートを求め、その合計を算出し、算出された合計のエラーレートから仮想的な正規分布の標準偏差（以下、σと略す）を計算し、当該正規分布の標準偏差σを含む信号評価指標を生成している。これにより、エラーレートと非常に相関の高い信号評価方法及び評価指標を提供することができる。
なお、図２に示す本実施の形態のプリアンプ部３、ＡＧＣ部４および波形等化部５は、１つのアナログ集積回路（ＬＳＩ）で構成してもよい。また、プリアンプ部３、ＡＧＣ部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部１００、光ディスクコントローラ部１５、及びアナログデジタル混載の１つの集積回路（ＬＳＩ）として構成されてもよい。
なお、上述した各実施の形態では、光ディスク装置として、再生装置を用いた場合について説明した。しかしながら、本発明の光ディスク装置は、これに限定されず、記録再生装置にも適応可能であることは言うまでもない。この場合は、記録のための回路が追加される構成となるが、公知の回路構成を用いることができるため、ここでの説明は省略する。
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置について図面を参照し、以下に説明する。
図１３は、本実施の形態の光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
光ディスク装置６００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）５００、光ディスクコントローラ部１５を備える。光ディスク装置６００を構成するこれらの部材の構成及び機能は、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施の形態に係る光ディスク装置６００は、再生信号評価装置として信号評価指標検出部５００を備えている。信号評価指標検出部５００は、信号処理閾値の設定以外は、第1の実施の形態の信号評価指標検出部１００と同様の構成を有している。そこで、実施の形態１の信号評価指標検出部１００と同様の構成及び機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
信号評価指標検出部５００は、図１３に示すように、実施の形態１の構成に加え、差分メトリック演算部１０２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１を備えている。
以下、平均値演算部１２１の動作と信号処理閾値の設定方法について説明を行う。実施の形態１では、信号処理閾値として、理想信号の符号距離（抽出対象の特定の状態遷移パターンにおける最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値）という所定の値を用いていた。これは、記録を最適化すると差分メトリック演算部の出力の平均値が理想信号の符号距離に一致することに由来していた。しかしながら、光ディスクの記録密度のさらなる向上に伴い、理想信号の符号距離の位置に記録の最適化が行えない場合が考えられる。
そこで、本実施の形態の信号評価指標検出部５００は、差分メトリック演算部１０２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１を備え、当該平均値を信号処理閾値として、大小判別部１０３に入力する構成としている。
上記の構成により、信号処理閾値を、差分メトリック演算部１２１から出力される分布の中心に適切に設定することができる。これにより、実施の形態１の構成に比べ、記録密度を上げた場合の、信号指標値とビットエラーレートの相関を向上させることができる。
したがって、信号処理閾値として差分メトリック分布の平均値を用いた本実施の形態の構成は、情報記録媒体１として、高密度の記録媒体を用いた場合に、特に有益である。
（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置について図面を参照し、以下に説明する。
図１４は、本実施の形態の光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
光ディスク装置８００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）７００、光ディスクコントローラ部１５を備える。光ディスク装置８００を構成するこれらの部材の構成及び機能は、実施の形態２と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施の形態に係る光ディスク装置８００は、再生信号評価装置として信号評価指標検出部７００を備えている。信号評価指標検出部７００は、信号処理閾値の設定以外は、実施の形態２の信号評価指標検出部３００と同様の構成を有している。そこで、実施の形態２の信号評価指標検出部３００と同様の構成及び機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
信号評価指標検出部７００は、図１４に示すように、実施の形態２の構成に加え、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１、１２２、１２３を備えている。
以下、平均値演算部１２１、１２２、１２３の動作と信号処理閾値の設定方法について説明を行う。実施の形態３では、信号処理閾値として、理想信号の符号距離（抽出対象の各状態遷移パターンにおける最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値）という所定の値を用いていた。これは、記録を最適化すると差分メトリック演算部の出力の平均値が理想信号の符号距離に一致することに由来していた。しかしながら、光ディスクの記録密度のさらなる向上に伴い、理想信号の符号距離の位置に記録の最適化が行えない場合が考えられる。
そこで、本実施の形態の信号評価指標検出部７００は、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１、１２２、１２３を備え、当該平均値を信号処理閾値として、大小判別部１０３、１０８、１１３に入力する構成としている。
上記の構成により、信号処理閾値を、差分メトリック演算部１２１、１２２、１２３から出力される分布の中心に適切に設定することができる。これにより、実施の形態１の構成に比べ、記録密度を上げた場合の、信号指標値とビットエラーレートの相関を向上させることができる。
したがって、信号処理閾値として差分メトリック分布の平均値を用いた本実施の形態の構成は、情報記録媒体１として、高密度の記録媒体を用いた場合に、特に有益である。
以上のように、本発明の一局面に係る再生信号評価方法は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出ステップと、前記パターン抽出ステップにて抽出された状態遷移パターンの前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算ステップと、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算ステップと、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含んでいる。
上記の方法によれば、情報記録媒体を再生して生成された２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンが抽出される。ここで、ビットエラーを引き起こす可能性のある状態遷移パターンとは、ある時刻における所定の状態から別の時刻における所定の状態へ遷移するときに複数の状態遷移を取り得るような合流パスを有する状態遷移パターンであって、最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移パターンである。ビットエラーを引き起こす可能性のある状態遷移パターンが複数存在する場合は、特定の状態遷移パターンが選択的に抽出される。
抽出された特定の状態遷移パターンの２値化信号を処理対象として、「当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリック」と、「当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリック」との差分である差分メトリックが算出される。ここで、前記第１メトリックとは第１状態遷移列の理想信号と再生信号との間のユークリッド距離の２乗値であり、第２メトリックとは第２状態遷移列の理想信号と再生信号との間のユークリッド距離の２乗値である。
そして、算出された差分メトリックのうち、所定の信号処理閾値以下のものだけが選択的に抽出される。すなわち、差分メトリックが大きい領域はエラーには寄与しないことから、算出された差分メトリックのうち信号処理閾値より大きい領域が、エラーレートを予測するためには不要な領域として排除される。そして、エラーレートを予測するための対象を、信号処理閾値以下の差分メトリックに限定して、エラーレートの予測精度の向上を図っている。
上記の方法にて抽出された信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価することから、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価方法を実現できる。
前記信号処理閾値が、前記最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値であることが好ましい。
上記の構成によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、第１状態遷移列の理想信号と第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離に合わせて正確に設定できる。これは、エラーを起こす可能性のある複数の状態遷移パターンが混在した信号を評価する場合に特に有効である。
上記の方法は、前記差分メトリック演算ステップにて算出された差分メトリックを平均して得られる演算値を前記信号処理閾値とする閾値演算ステップをさらに含むことが好ましい。
上記の方法によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、差分メトリック演算ステップにて算出された差分メトリックを平均して求めている。よって、情報記録媒体の実際の再生信号に適した信号処理閾値がその都度得られることになる。これにより、より正確な予測エラーレートを求めることができ、さらに適切な情報記録媒体の再生信号の品質評価が可能となる。
本発明の他の局面に係る再生信号評価方法は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンを抽出する複数パターン抽出ステップと、前記複数パターン抽出ステップにて抽出された状態遷移パターン毎に、前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックをそれぞれ演算する差分メトリック演算ステップと、前記複数の状態遷移パターンのそれぞれについて所定の信号処理閾値が設けられており、当該状態遷移パターン毎に、当該信号処理閾値以下の前記差分メトリックをそれぞれ抽出する抽出ステップと、前記状態遷移パターン毎に、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をそれぞれ求める平均値演算ステップと、前記状態遷移パターン毎に、前記平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求めるエラーレート演算ステップと、前記状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含んでいる。
上記の構成において、情報記録媒体を再生して生成された２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンが抽出される。そして、抽出された状態遷移パターン毎に差分メトリックを算出し、所定の信号処理閾値以下の差分メトリックだけを選択的に抽出する。すなわち、算出された差分メトリックのうち信号処理閾値より大きい領域についてはエラーレートを予測するためには不要な領域として排除し、信号処理閾値以下の差分メトリックに限定して、エラーレートの予測精度の向上を図っている。そして、状態遷移パターン毎に、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求める。さらに、状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価することから、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価方法を実現できる。
前記複数パターン抽出ステップは、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４以下となる前記２値化信号の状態遷移パターンを抽出することが好ましい。
上記の構成において、ビットエラーを引き起こす可能性のある状態遷移パターンとは、ある時刻における所定の状態から別の時刻における所定の状態へ遷移するときに複数の状態遷移を取り得るような合流パスを有する状態遷移パターンであって、最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移パターンである。そして、上記ユークリッド距離の２乗値が１４以下となる状態遷移パターンとは、ビットエラーを引き起こす可能性が相当に高いパターンであり、当該状態遷移パターンのみを抽出対象にすることにより、効率よく且つ高精度にエラーレートを予測でき、情報記録媒体の再生信号の適切な品質評価に資する。
前記ＰＲＭＬ信号処理方式は、ＰＲ１２２２１方式であることが好ましい。
このように、ＰＲ１２２２１方式を採用したシステムに本再生信号評価方法を適用すれば、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる。
本発明の他の局面に係る再生信号評価装置は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価装置であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出部と、前記パターン抽出部にて抽出された状態遷移パターンの前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算部と、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出部と、前記抽出部にて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算部と、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算部と、を含んでいる。
上記の構成によれば、抽出された信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価する。このため、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価装置を実現できる。
前記信号処理閾値は、前記最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値であることが好ましい。
上記の構成によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、第１状態遷移列の理想信号と第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離に合わせて正確に設定できる。これは、エラーを起こす可能性のある複数の状態遷移パターンが混在した信号を評価する場合に特に有効である。
上記の構成において、前記差分メトリック演算部にて算出された差分メトリックを平均して得られる演算値を前記信号処理閾値とする閾値演算部をさらに含むことが好ましい。
上記の構成によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、差分メトリック演算部にて算出された差分メトリックを平均して求めているため、情報記録媒体の実際の再生信号に適した信号処理閾値をその都度得ることができる。これにより、より正確な予測エラーレートを求めることができ、情報記録媒体の再生信号の品質をより適切に評価することができる再生信号評価装置を実現できる。
本発明の他の局面に係る再生信号評価装置は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価装置であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出部と、前記パターン抽出部にて抽出された状態遷移パターン毎に、前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックをそれぞれ演算する差分メトリック演算部と、前記複数の状態遷移パターンのそれぞれについて所定の信号処理閾値が設けられており、当該状態遷移パターン毎に、当該信号処理閾値以下の前記差分メトリックをそれぞれ抽出する抽出部と、前記状態遷移パターン毎に、前記抽出部にて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をそれぞれ求める平均値演算部と、前記状態遷移パターン毎に、前記平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求めるエラーレート演算部と、前記状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求める標準偏差演算部と、を含んでいる。
上記の構成によれば、状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価している。このため、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価装置を実現できる。
前記パターン抽出部は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４以下となる前記２値化信号のパターンを抽出することが好ましい。
前記ＰＲＭＬ信号処理方式は、ＰＲ１２２２１方式であることが好ましい。
本発明の他の局面に係るディスク装置は、情報記録媒体である光ディスクを再生して得られる再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて２値化信号を生成する再生部と、上記各構成の再生信号評価装置と、を含んでいる。
本発明は、最尤復号法を用いて信号処理を行う技術分野において特に有用である。
本発明は、ＰＲＭＬ信号処理方式を用いた再生信号評価方法、再生信号評価装置及びこれを備えた光ディスク装置に関する。
近年、光ディスク媒体の高密度化により、記録マークの最短マーク長が光学的な分解能の限界に近づき、符号間干渉の増大およびＳＮＲ(Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ)の劣化がより顕著となり、信号処理方法として、ＰＲＭＬ(Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ)方式等を用いることが一般的になりつつある。
ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス（ＰＲ）と最尤復号（ＭＬ）とを組み合わせた技術であり、符号間干渉が起こることを前提に再生波形から最も確からしい信号系列を選択する既知の方式である。このため、従来のレベル判定方式よりも復号性能が向上することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
一方、信号処理方式がレベル判定方式からＰＲＭＬ方式へ移行することで、再生信号の評価方法に課題が出てきた。従来から用いられてきた再生信号評価指標であるジッタは、レベル判定方式の信号処理を前提としている。このため、ジッタが、レベル判定方式とは信号処理のアルゴリズムが異なるＰＲＭＬ方式の復号性能との相関がない場合が出てきた。そこで、ＰＲＭＬ方式の復号性能と相関のある新たな指標が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、光ディスクの記録品質に非常に重要な、マークとスペースとの位置ずれ（エッジずれ）を検出することができる新たな指標も提案されている（例えば、特許文献３参照）。この指標もＰＲＭＬ方式を用いる場合は、ＰＲＭＬ方式の考え方に則し、ＰＲＭＬの性能と相関のあるものであり、かつ、パターンごとのエッジのずれ方向と量とを定量的に表現できなければならない。
この指標も、ＰＲＭＬ方式を用いる場合は、ＰＲＭＬ方式の考え方に則しＰＲＭＬ方式の復号性能と相関のあるものである必要があり、且つ、パターンごとのエッジのずれ方向と量とを定量的に表現できなければならない。
光ディスク媒体の高密度化がさらに進むと、符号間干渉およびＳＮＲ劣化の問題もより顕著となる。この場合、高次のＰＲＭＬ方式を採用することにより、システムマージンを維持することが可能となる（例えば、非特許文献１参照）。例えば、直径が１２ｃｍであり、記録層１層当たりの記録容量が２５ＧＢの光ディスク媒体の場合、ＰＲ１２２１ＭＬ方式を採用することで、システムマージンを維持することができたが、記録層１層当たりの記録容量が３３．３ＧＢの場合、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式を採用する必要がある。このように、光ディスク媒体の高密度化に比例して、高次のＰＲＭＬ方式を採用する傾向は続くと予想される。
特許文献１及び特許文献２では「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列との再生信号との差である差分メトリック」を指標値として用いることが開示されている。
この際、エラーを起こす可能性のある「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列」が複数パターンある場合には、これらを総合的に統計処理する必要がある。この処理方法については、特許文献１及び特許文献２には開示されていない。特許文献５には、この点に着目して特許文献１及び特許文献２と同様用の方法で検出された「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列との再生信号との差分メトリック」を複数パターン検出して、このパターン群を処理する方法が開示されている。特許文献５で用いられているＰＲ１２２２１ＭＬ信号処理では、エラーを起こしやすいパターン（ユークリッド距離が比較的小さい合流パスのパターン群）が３種類存在する。このパターン群は、その発生確率と、そのパターンでエラーが発生した際のエラー数が異なるため、特許文献５では、これらのパターンごとに得られる指標値の分布から標準偏差σを求め、パターンの発生確率（全母数に対する発生頻度）と、パターンを間違った際に発生するエラー数から、発生するエラーを予測する方法が開示されている。特許文献５では、エラーの予測方法として、得られた指標値の分布が正規分布と仮定し、その標準偏差σと分散平均値μとから指標値が０以下となる確率、つまりビットエラーを引き起こす確率を予測する方法が用いられている。しかしながら、これはエラー発生確率を予測する一般的な手法である。特許文献５の予測エラーレート算出方法は、パターンごとに発生確率を求め、予測エラーレートを算出し、この予測エラーレートを信号品質の目安とする点に特徴がある。
しかしながら、特許文献５の方法では、記録信号に記録の歪が発生した場合、正確にエラーレートを予測できないという課題があった。この課題は、光ディスクのような熱記録でデータを記録する場合には、熱干渉による記録歪が発生しやすいため特に顕著となる。また、光ディスクの高密度化に伴い記録ピット間の間隔は更に狭くなるため、熱干渉が増大すると予測され、今後この問題は避けて通れない課題となる。この特許文献５に記載されている予測エラーレート算出方法が記録歪を伴った信号に対して適切に信号品質を評価できない課題について、以下、具体的に説明する。
図１５は、特許文献１及び特許文献５で信号指標として用いられている特定のパターンの差分メトリックの頻度分布の一例を示したものである。一般的に、差分メトリックの分布の広がりは、光ディスクで発生するノイズに起因する。光ディスクが発生する再生ノイズはランダムノイズであるために、この分布は、通常このような正規分布となる。この差分トリックは、「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列との差分メトリック」として定義されており、理想信号の最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列ユークリッド距離の２乗（以下、信号処理閾値として定義）を中心とした分布となる。この信号処理閾値を中心とした標準偏差が特許文献１、２及び５で定義されている指標値である。この差分メトリックが０以下になる確率が指標値から予測エラーレートに相当する。この予測エラーレートは、この正規分布の累積分布関数の逆関数から求めることが可能である。
図１５Ａは、記録時の歪が殆ど発生していない場合の分布図であり、図１５Ｂ及び図１５Ｃは、記録時に記録ピットの記録エッジが熱干渉でずれて記録歪が発生した状態の分布図を示している。熱干渉よって歪が発生すると、特定のパターンの差分メトリックの頻度分布は中心値がシフトした正規分布となる。この中心位置のシフトが熱干渉で発生した歪に相当する。図１５Ｂ及び図１５Ｃは、分布の中心から一定量のシフトがプラスマイナスに発生したケースであり、求まる指標値は同じ値であって、分布の中心がずれたことで指標値は増加する。指標値が増加したことは、エラーが発生する確率が増加したことを意味する必要があるが、図１５Ｃでは逆にエラーが減少するという課題が発生する。これは、図１５Ｂでは分布の中心が０に近い側にずれているために、エラーが発生する確率（差分メトリックが０以下となる確率）は高くなるが、これに反して図１５Ｃでは分布の中心がプラス側にずれているためにエラーが発生する確率は低くなるためである。この逆転現象は、差分メトリックを用いた指標値が０に近づいた場合だけでエラーとなるという性質に由来しており、従来光ディスクで用いていた指標値である時間軸ジッタと大きく異なる点である。従来の時間軸のジッタの場合は、分布の中心位置のずれがプラス、マイナスのどちらにシフトしても共にエラーが増加するために上記課題は発生しない。
また、図１５Ｄに示したようなケースでも上記と同様の課題が発生する。図１５Ｄは、求まった差分メトリックの分布が正規分布となっていないケースである。この様なケースは、記録時の熱干渉が大きく「最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列」の更に前後の記録マークからの熱干渉がある場合に発生する。前後の記録マーク長さの違いによって熱干渉量が異なり記録マーク位置がシフトしたことで、２つの正規分布（分布１と分布２）が重なった差分メトリック分布となる。分布２は、信号処理閾値よりプラス側にシフトしているためにエラーを起こす確率は低下しているが、信号処理閾値を中心とした標準偏差である指標値は分布２の影響で値が増加する。図１５Ｃと同様に、指標値が増加してもエラーレートが減少するという課題が発生する。このように、特許文献１、特許文献５などの従来の技術を熱干渉の大きい高密度の光ディスクの記録品に適応する場合、指標値とエラーレートの相関が悪くなるという課題が発生していた。
この課題に着目した解決案が特許文献４に開示されている。所定のパターン群で得られる差分メトリックが所定の閾値（例えば、信号処理閾値の半分）より小さくなる数をカウントする方法である。このカウント値から予測エラーレートを求める方法についても開示されている。この方法の場合、差分メトリック分布の０に近い側、すなわちエラーを起こす可能性がある側を評価対象として用いるために、前述した特許文献１及び特許文献５の課題は生じない。しかしながら、特定の閾値を用いて、この値を超えた数を計測する構成のため以下の新たな課題が発生する。図１５Ｅを用いてこの課題を説明する。
図１５Ｅは、閾値を信号処理閾値の半分として、この値を超える分布の個数をカウントする例を示している。この閾値以下の場合をカウントしてその値を求め、パターン発生の母数とカウント値の比を信号指標として用いる。このカウント比から差分メトリックの分布が正規分布と過程すると、差分メトリックが０より小さくなる確率を求めることができ、予測のエラーレートを算出することができる。図１５Ｆに信号の品質が良いケースでの例を示す（ジッタ８％程度の信号品質）。このようなケースでは、差分メトリックの分布の広がりが狭くなり、閾値を越える数が極端に少なくなる。図１５Ｆのケースでは、差分メトリック分布のなかの約０．２％程度しか計測ができない。このため計測の精度を上げるために長い領域を測定する必要があり、計測の時間が増加したり、計測の安定性が損なわれるという課題があった。更に光ディスク上にある、ディスク製造の欠陥や傷、ディスク表面のごみなどがあった場合に、閾値以下にこの欠陥による差分メトリックが発生する（図１５Ｆに図示）。このような場合、正規分布から発生する閾値を超える差分メトリックの数を正しくカウントできないという課題が発生する。従来、光ディスクに用いていた時間軸ジッタは、計測された時間揺らぎの標準偏差を用いており、計測されたデータすべてを用いているために、このようなディスク上の欠陥に強いというメリットがあった。これに対して、特許文献４で開示されている方法は、従来の時間軸ジッタの有していた欠陥に強いというメリットを持たず、傷や指紋などで欠陥が発生しやすいシステムである光ディスクの指標値として用いるには課題があった。特許文献４の方法で、計測数を増加させるには、閾値を大きくして計測できる個数を増加させれば良いが、閾値を大きくすると予測されるエラーレートの精度が低下するという別の課題が発生する。極端な例を上げると、閾値をユークリッド距離の半分まで大きくすると、閾値を超える数は、差分メトリックを計測したサンプル数の半分とるため、分布の広がりに依存しなくなり、正しい計測が不可能となる。この様に、特許文献４の方法は計測された信号の品質によって、測定精度を一定に保つためには閾値の値を調整する必要があり、このような調整は分布の広がり具合がある程度自明な場合は可能であるが、信号の品質が大きく変わるような光ディスクに用いる場合には大きな課題となっていた。
さらに、特許文献４及び特許文献５には差分メトリックから予測されるｂＥＲを指標とする方法が開示されているが、これらを指標値として用いる場合、従来光ディスクの信号品質評価指標として用いられていた時間軸のジッタと互換性がなく、扱いが困難であるという課題がある。
特開２００３−１４１８２３号公報 特開２００４−２１３８６２号公報 特開２００４−３３５０７９号公報 特開２００３−５１１６３号公報 特開２００３−２７２３０４号公報
図解 ブルーレイディスク読本 オーム社 適応信号処理アルゴリズム 培風館
本発明はＰＲＭＬ方式を採用したシステムに適した信号処理方法、再生信号評価装置及びこれを備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一局面に係る再生信号処理用法は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出ステップと、前記パターン抽出ステップにて抽出された前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算ステップと、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算ステップと、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、抽出された信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価している。このため、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価方法を実現できる。
本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明によれば、ＰＲＭＬ方式を採用したシステムに適した信号処理方法、再生信号評価装置及びこれを備えた光ディスク装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るＲＬＬ（１，７）記録符号と等化方式ＰＲ（１，２，２，２，１）とから定まる状態遷移則を示す図である。 図３に示す状態遷移則に対応するトレリス図である。 表１の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示す図である。 表２の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示す図である。 表３の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの差分メトリックの分布を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの一ユークリッド距離パターンにおける差分メトリックの分布を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの各ユークリッド距離パターンにおける差分メトリックの分布を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るＰＲ（１，２，２，２，１）ＭＬの差分メトリックの分布図を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る信号評価指標値とエラーレートとの関係を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図１５Ａは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｂは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｃは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｄは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｅは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。図１５Ｆは、従来の差分メトリックの分布図を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
本実施の形態の信号評価指標検出装置は、再生系の信号処理にＰＲＭＬ方式の一例であるＰＲ１２２２１ＭＬ方式を採用し、記録符号にＲＬＬ（１，７）符号等のＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）符号を用いている。ＰＲＭＬ方式は、情報を再生する際に発生する再生歪を修正する波形等化技術と、等化波形自身の持つ冗長性を積極的に利用して、データ誤りを含んでいる再生信号から最も確からしいデータ系列を選択する信号処理技術とを組み合わせた信号処理である。
まず、図３および図４を参照して、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式による信号処理について簡単に説明する。
図３は、ＲＬＬ（１，７）記録符号とＰＲ１２２２１ＭＬ方式とから定まる状態遷移則を示す状態遷移図である。なお、図３では、ＰＲＭＬ説明時に一般的に用いられる状態遷移図を示している。図４は、図３に示す状態遷移図を時間軸に関して展開したトレリス図である。
図３の括弧の中に記載されている“０”または“１”は、時間軸上の信号系列を示し、各状態から次の時刻の状態遷移の可能性がどの状態にあるのかを示している。
ＰＲ１２２２１ＭＬ方式では、ＲＬＬ（１，７）との組み合わせにより復号部の状態数は１０に制限される。ＰＲ１２２２１ＭＬ方式における状態遷移のパス数は、１６となり、再生レベルは、９レベルとなる。
ＰＲ１２２２２１ＭＬの状態遷移則の説明として、図３の状態遷移図に示すように、ある時刻での状態Ｓ（０，０，０，０）をＳ０、状態Ｓ（０，０，０，１）をＳ１、状態Ｓ（０，０，１，１）をＳ２、状態Ｓ（０，１，１，１）をＳ３、状態Ｓ（１，１，１，１）をＳ４、状態Ｓ（１，１，１，０）をＳ５、状態Ｓ（１，１，０，０）をＳ６、状態Ｓ（１，０，０，０）をＳ７、状態Ｓ（１，０，０，１）をＳ８、状態Ｓ（０，１，１，０）をＳ９というように表記し、１０状態を表現する。図３中、括弧の中に記載されている“０”または“１”は、時間軸上の信号系列を示し、ある状態から次の時刻の状態遷移でどの状態になる可能性があるのかを示している。
図４に示すＰＲ１２２２１ＭＬ方式の状態遷移において、ある時刻の所定の状態から別の時刻の所定の状態へ遷移するときに２つの状態遷移を取り得るような状態遷移列パターン（状態の組み合わせ）は無数にある。しかしながら、エラーを引き起こす可能性が高いパターンは、判別が難しい特定のパターンに限定される。この特にエラーの発生しやすい状態遷移パターンに着目すると、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式の状態遷移列パターンは、表１、表２及び表３に示すようにまとめることができる。
Figure 2010001588
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表１ないし３の各表には、スタート状態から合流した状態の軌跡を示す状態遷移、その状態変移を経由した場合の可能性のある２つの遷移データ列、その状態変移を経由した場合の可能性のある２つの理想的な再生波形、及び２つの理想的な再生波形のユークリッド距離の２乗値を示している。
ユークリッド距離の２乗値は、２つの理想的な再生波形の差の２乗加算を示す。２つの再生波形の可能性を判断するときに、ユークリッド距離の値が大きければ、より区別がつきやすくなるため、間違って判断される可能性が低くなる。一方、ユークリッド距離の値が小さければ、可能性ある２つの波形を区別することが困難となるため、間違って判断される可能性が高くなる。すなわち、ユークリッド距離が大きい状態遷移パターンは、エラーが発生しにくい状態遷移パターンであり、ユークリッド距離が小さい状態遷移パターンは、エラーが発生しやすい状態遷移パターンと言える。
各表において、第１番目の列は、エラーを起こしやすい２つの状態遷移が分岐して再合流する状態遷移（Ｓｍｋ−９→Ｓｎｋ）を示している。第２番目の列は、この状態遷移を発生する遷移データ列（ｂｋ−ｉ，・・・，ｂｋ）を示している。この遷移データ列中のＸは、これらのデータの中でエラーを起こす可能性が高いビットを示しており、この状態遷移がエラーと判定された際に、このＸの数（表２及び表３の！Ｘも同様）がエラーの数となる。すなわち、遷移データ列中のＸは、１または０となり得る。１または０のうち何れか一方が最も確からしい第１の状態遷移列に対応し、他方が２番目に確からしい第２の状態遷移列に対応する。なお、表２および表３において、！ＸはＸのビット反転を表している。
後に詳細に説明するように、ビタビ復号部による復号処理を行った各復号データ列（２値化信号）を、表１〜表３の遷移データ列と比較（Ｘはｄｏｎ’ｔ ｃａｒｅ）し、エラーを起こしやすい最も確からしい第１の状態遷移列と２番目に確からしい第２の状態遷移列とを抽出する。３番目の列は、第１の状態遷移列および第２の状態遷移列を示している。４番目の列は、それぞれの状態遷移を経由した場合の２つの理想的な再生波形（ＰＲ等価理想値）を示しており、５番目の列は、この２つの理想信号のユークリッド距離の２乗値（パス間のユークリッド距離の２乗値）を示している。
表１は、２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンを示しており、ユークリッド距離の２乗値が１４の場合である状態遷移パターンを示している。ユークリッド距離の２乗値が１４の場合である状態遷移列パターンは１８種類ある。表１に示す状態遷移列パターンは、光ディスクの波形のエッジ（マークとスペースとの切り替わり）部分にあたる。言い換えると、表１に示す状態遷移列パターンは、エッジの１ビットシフトエラーのパターンである。
図５は、表１の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示すグラフである。なお、図５のグラフにおいて、横軸は、サンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は、再生レベルを示す。上述したように、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式では、理想的な再生信号レベルは９レベル（０レベルから８レベル）ある。
一例として、図３で示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−５）から状態Ｓ６（ｋ）に遷移する場合の遷移パスについて説明する（表１参照）。この場合の１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，１，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、４Ｔスペース以上の長さのスペース、３Ｔマーク、及び２Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＡパス波形として図５に示す。
図５に示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−５）から状態Ｓ６（ｋ）に到る状態遷移パスのうちのもう１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，０，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図５にＢパス波形として示す。この表１のユークリッド距離の２乗値が１４である状態遷移パターンは、エッジ情報（ゼロクロス点）が必ず１つ含まれているパターンであることが特徴である。
図６は、表２の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示すグラフである。なお、図６のグラフにおいて、横軸は、サンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は、再生レベルを示す。
表２は、表１と同様に２つの状態遷移を取り得る状態遷移パターンを示しており、ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移パターンを示している。ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移パターンは１８種類ある。表２に示す状態遷移パターンは、２Ｔマークまたは２Ｔスペースのシフトエラーであり、２ビットシフトエラーのパターンである。
この場合、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，０，０，０”と遷移する１つのパスが検出され、再生データの“０”をスペース部分、“１”をマーク部分に置き換えて考えると、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、５Ｔスペース以上の長さのスペースに該当する。そのパスのＰＲ等価理想波形を図６にＡパス波形として示す。
一例として、図３で示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−７）から状態Ｓ０（ｋ）に遷移する場合の遷移パスについて説明する（表２参照）。この場合の１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，０，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置いて考えると、記録状態は、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、及び５Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＡパス波形として図６に示す。
一方、もう一つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，０，１，１，０，０，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、及び４Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＢパス波形として図６に示す。この表２のユークリッド距離の２乗値が１２である状態遷移パターンは、２Ｔの立ち上がり及び立ち下りのエッジ情報が必ず２つ含まれているパターンであることが特徴である。
図７は、表３の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係を示すグラフである。なお、図７のグラフにおいて、横軸は、サンプル時間（記録系列の１時刻ごとにサンプリング）を示し、縦軸は、再生レベルを示す。
表３は、表１及び表２と同様に２つの状態遷移列を取り得る状態遷移列パターンを示しており、ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移列パターンを示している。ユークリッド距離の２乗値が１２の場合である状態遷移列パターンは１８種類ある。表３に示す状態遷移列パターンは、２Ｔマークと２Ｔスペースとが連続する箇所であり、３ビットシフトエラーのパターンである。
一例として、図３で示す状態遷移則における状態Ｓ０（ｋ−９）から状態Ｓ６（ｋ）に遷移する場合の遷移パスについて説明する（表３参照）。この場合の１つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，１，１，０，０，１，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、４Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース、３Ｔマーク、及び２Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＡパス波形として図７に示す。
一方、もう一つの遷移パスは、記録系列が“０，０，０，０，０，１，１，０，０，１，１，０，０”と遷移して検出された場合である。再生データの“０”をスペース部分とし、“１”をマーク部分として当該遷移パスを記録状態に置き換えて考えると、記録状態は、５Ｔスペース以上の長さのスペース、２Ｔマーク、２Ｔスペース、２Ｔマーク、及び２Ｔスペース以上の長さのスペースとなる。上記の遷移パスにおけるサンプル時間と再生レベル（信号レベル）との関係をＢパス波形として図７に示す。この表３のユークリッド距離の２乗値が１２である状態遷移列パターンは、エッジ情報が少なくとも３つ含まれているパターンであることが特徴である。
以下に、本発明に係る具体的な実施の形態について詳述する。
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態に係る再生信号評価装置を備えた光ディスク装置について、図面を参照し以下に説明する。図１は、実施の形態１の光ディスク装置２００の構成を示すブロック図である。
情報記録媒体１は、光学的に情報の記録再生を行うための情報記録媒体であり、例えば光ディスク媒体である。光ディスク装置２００は、搭載された情報記録媒体１に対して情報の再生を行う再生装置である。
光ディスク装置２００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）１００、光ディスクコントローラ部１５を備える。
光ヘッド部２は、対物レンズを通過したレーザ光を情報記録媒体１の記録層に収束させ、その反射光を受光して、情報記録媒体１から読み出した情報を示すアナログ再生信号を生成する。プリアンプ部３は、光ヘッド部２によって生成されたアナログ再生信号を所定のゲインで増幅してＡＧＣ部４へ出力する。対物レンズの開口数は０．７〜０．９であり、より好ましくは０．８５である。レーザ光の波長は４１０ｎｍ以下であり、より好ましくは４０５ｎｍである。
プリアンプ部３は、アナログ再生信号を所定のゲインで増幅してＡＧＣ部４へ出力する。
ＡＧＣ部４は、プリアンプ部３からのアナログ再生信号が、所定の振幅となるように、Ａ／Ｄ変換部６からの出力に基づいて、アナログ再生信号を増幅または減衰させて波形等化部５へ出力する。
波形等化部５は、再生信号の高域を遮断するＬＰＦ特性と、再生信号の低域を遮断するＨＰＦ特性を有しており、再生波形を所望の特性に整形させてＡ／Ｄ変換部６へ出力する。
Ａ／Ｄ変換部６は、ＰＬＬ部７から出力される再生クロックに同期してアナログ再生信号をサンプリングしてアナログ再生信号をデジタル再生信号へ変換し、ＰＲ等化部８へ出力すると共に、ＡＧＣ部４及びＰＬＬ部７へも出力する。
ＰＬＬ部７は、Ａ／Ｄ変換部６からの出力に基づいて、波形等化後の再生信号に同期させる再生クロックを生成し、Ａ／Ｄ変換部６に出力する。
ＰＲ等化部８は、各種ＰＲ方式の特性へフィルタ特性を可変できる機能を有している。ＰＲ等化部８は、再生系の周波数特性が最尤復号部９の想定する特性（例えば、ＰＲ（１，２，２，２，１）等化特性など）になるように設定された周波数特性となるようにフィルタリングを施し、デジタル再生信号に対して高域雑音の抑制及び意図的な符号間干渉の付加を行うＰＲ等化処理を行って最尤復号部９へ出力する。ＰＲ等化部８は、例えば、ＦＩＲ（有限インパルス応答：Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ構成を備え、ＬＭＳ（Ｔｈｅ Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて、適応的にタップ係数を制御してもよい（非特許文献２参照）。
最尤復号部９は、例えばビタビ復号器であり、パーシャルレスポンスの型に応じて意図的に付加された符号的規則に基づいて尤も確からしい系列を推定する最尤復号方式を用いている。この最尤復号部９は、ＰＲ等化部８でＰＲ等化された再生信号を復号して２値化データを出力する。この２値化データは、復号２値化信号として後段の光ディスクコントローラ１５へ出力され、所定の処理が実行されて情報記録媒体１に記録されている情報が再生される。
次に、本実施の形態に係る信号評価指標検出部１００の構成について説明する。信号評価指標検出部１００は、パターン検出部１０１、差分メトリック演算部１０２、大小判定部１０３、パターンカウント部１０４、積算部１０５、エラー演算部１１６、及び標準偏差演算部１２０を備えている。
信号評価指標検出部１００には、ＰＲ等化部８から出力された波形整形されたデジタル再生信号と、最尤復号部９から出力された２値化信号とが入力される。そして、信号評価指標検出部１００においては、２値化信号がパターン検出部１０１に入力される一方、デジタル再生信号が差分メトリック演算部１０２に入力され、情報記録媒体１のデジタル再生信号の評価処理が実行されることになる。
パターン検出部１０１は、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出する機能を有する。本実施の形態に係るパターン検出部１０１は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４となる特定の状態遷移パターン（すなわち、表１に示される状態遷移パターン）を抽出するようになっている。これを実現するために、パターン検出部１０１は、表１に示す状態遷移パターンの情報を記憶保持している。そして、パターン検出部１０１は、表１の遷移データ列と最尤復号部９から出力された２値化信号とを比較する。この比較の結果、２値化信号が表１の遷移データ列と一致する場合は、当該２値化信号を抽出対象とし、表１の情報に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい遷移系列１と２番目に確からしい遷移系列２とを選択する。
そして、差分メトリック演算部１０２は、パターン検出部１０１にて抽出された前記２値化信号に基づいて、「当該２値化信号に対応する最も確からしい遷移系列１の理想信号（ＰＲ等化理想値：表１参照）と前記デジタル再生信号との間の第１メトリック」と、「当該２値化信号に対応する２番目に確からしい遷移系列２の理想信号と前記デジタル再生信号との間の第２メトリック」との差分の絶対値である「差分メトリック」を演算する。ここで、前記第１メトリックとは前記遷移系列１の理想信号とデジタル再生信号との間のユークリッド距離の２乗値であり、第２メトリックとは前記遷移系列２の理想信号とデジタル再生信号との間のユークリッド距離の２乗値である。
差分メトリック演算部１０２からの出力は、大小判別部１０３に入力され、所定の値（信号処理閾値）と比較される。パターンカウント部１０４は、信号処理閾値以下の差分メトリックの個数をカウントする。このカウント値は、エラーレートを計算する際の各パターン群の発生頻度となる。また、積算部１０５は、信号処理閾値以下の差分メトリックを積算する。積算部１０５で求めた積算値をパターンの発生数で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。エラー演算部１１６は、信号処理閾値以下の差分メトリックの各積算値とパターン発生数とから予測エラーレートを算出する。そして、標準偏差演算部１２０は、このエラーレートに対応する標準偏差を演算し、当該標準偏差を信号品質を評価する信号指標値とする。上記信号評価指標検出部１００によるプロセスを以下、詳細に説明する。
ＰＲＭＬ処理で情報記録媒体１より再生された再生信号は、上述の通り、最尤復号部９から２値化信号として出力され、信号評価指標検出部１００に入力される。この２値化信号から表１の遷移データ列のパターンの何れかを検出すると、状態遷移列１及び状態遷移列２のＰＲ等化理想値が決定される。例えば、表１において、２値化信号として（０，０，０，０，Ｘ，１，１，０，０）が復号された場合、最も確からしい状態遷移列１としては、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６）が選択され、２番目に確からしい状態遷移列２としては（Ｓ０，Ｓ０、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ６）が選択される。状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値は、（１，３，５，６，５）となる。一方、状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値は、（０，１，３，４，４）となる。
次に、差分メトリック演算部１０２は、再生信号系列（デジタル再生信号）と状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第１メトリック（Ｐｂ１４）を求める。同様に、再生信号系列と状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第２メトリック（Ｐａ１４）を求める。さらに、差分メトリック演算部１０２は、第１メトリック（Ｐｂ１４）及び第２メトリック（Ｐａ１４）の差分を絶対値処理し、差分メトリックＤ１４＝｜Ｐａ１４−Ｐｂ１４｜とする。Ｐｂ１４の演算を式（１）に、Ｐａ１４の演算を式（２）に示す。式中、ｂｋは状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値を示し、ａｋは状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値を示し、ｘｋは再生信号系列を示す。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
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図９において、信号処理閾値から大きい領域は、エラーとはならない領域であり、エラーレートを予測するためには不要な領域である。よって、差分メトリックの標準偏差からエラーレートを予測するためには、信号処理閾値以下の領域に着目すればよい。このエラーレートの算出方法について、以下に説明を行う。
差分メトリック演算部１０２からの出力である差分メトリックＤ１４は、大小判別部１０３に入力され、所定の値（信号処理閾値）と比較される。本実施の形態では、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値が、最も確からしい状態遷移列１の理想信号と前記２番目に確からしい状態遷移列２の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値である「１４」に設定されている。大小判別部１０３は、差分メトリックＤ１４が信号処理閾値「１４」以下であれば、当該差分メトリックＤ１４の値を積算部１０５へ出力すると共に、パターンカウント部１０４がカウント値をカウントアップする。積算部１０５では、信号処理閾値以下の差分メトリックＤ１４が入力される度に、累積的に差分メトリックを積算する。そして、エラー演算部１１６では、この信号処理閾値以下の差分メトリックの積算値とパターンカウント部１０４でカウントされたパターン発生数から、予測エラーレートを算出する。このエラー演算部１１６の動作について、以下に説明する。
積算部１０５で求めた積算値をパターンカウント部１０４でカウントされた信号処理閾値以下の差分メトリックの個数（パターンの発生数）で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。この信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をＭ（ｘ）、分布関数の平均値をμ、標準偏差をσ１４、確率密度関数をｆとし、分布関数が正規分布だと仮定した場合、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値ｍは、下式（４）のようになる。
Figure 2010001588
したがって、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σ１４と、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値mとの関係は下式（５）で求められる。
Figure 2010001588
式（４）、式（５）から、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σ１４を求めるためには、信号処理閾値以下の差分メトリック絶対値平均値mを求めてから約１．２５３倍すれば良いことが分かる。信号処理閾値が固定であるため、前記絶対値平均値mから前記標準偏差σ１４を計算することができる。そして、エラー演算部１１６で演算されるエラーの発生する確率(エラーレート ｂＥＲ１４)は、下式（６）から求めることができる。
Figure 2010001588
ここで、式（６）中のｄ１４は、抽出対象の状態遷移パターンにおける最も確からしい状態遷移列１の理想信号と２番目に確からしい状態遷移列２の理想信号との間のユークリッド距離を表す。本実施の形態の場合、ユークリッド距離の２乗値であるｄ１４ ２＝１４である。よって、積算値と積算数から求まる式（５）で求まる標準偏差をσ１４とすると、エラー演算部１１６で演算される予測されるエラーレートｂＥＲ１４Ｂは以下の式となる。また、ｐ１４（＝０．４）は全チャネルポイントに対する分布成分におけるエラー発生確率である。さらに、表１の状態遷移列パターンで発生するエラーは１ビットエラーであるため１を乗じている。
このエラーレート（エラー発生確率）ｂＥＲ１４をジッタと同様の感覚で扱える指標とするための信号指標値Ｍへの変換を実施するのが、標準偏差演算部１２０である。標準偏差演算部１２０は、下記式（７）により、ｂＥＲ１４を、予測されるエラーレートに相当する標準偏差σを用いた信号指標値Ｍへ変換する。
Figure 2010001588
ここで、ｅｒｆｃ（） は相補誤差関数の積分値である。本実施の形態の信号指標Ｍの定義式を下式（８）とすると、式（６）で算出されるｂＥＲ１４を式（７）に代入することで、仮想的な標準偏差σを用いた指標値Ｍを求めることが出来る。
Figure 2010001588
上記では、式（６）〜式（８）を用いて、予測されるエラーレートから仮想的な標準偏差σおよび信号指標値Ｍを算出した。
以上のように、本実施の形態では、ＰＲＭＬ信号処理におけるユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移列パターンに着目し、当該状態遷移列パターンの差分メトリック情報から、信号評価指標Ｍを生成している。具体的には、信号処理の閾値以下の差分メトリック情報の平均値から予測されるエラーレートを算出し、当該エラーレートから仮想的な正規分布の標準偏差σを計算し、当該正規分布の標準偏差σを含む信号評価指標Ｍを生成している。これにより、エラーレートと非常に相関の高い信号評価方法及び評価指標を提供することができる。
上述のように、従来提案されている単純な差分メトリックの分布評価では、今後益々要望される光ディスクの高密度化で発生する熱干渉等による記録歪によって、エラーレートと相関性のある信号指標を算出することが困難である。本実施の形態は、この課題を解決するものであり、実際に発生するエラーと相関の高い信号指標を算出するために、差分メトリックの分布成分のうちエラーが発生する片側分布だけに着目し、その片側分布から仮想的な両側分布の標準偏差σを求めることがポイントである。
なお、本実施の形態では、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンとして、本実施の形態に係るパターン検出部１０１は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４となる特定の状態遷移パターン（すなわち、表１に示される状態遷移パターン）を抽出するようになっているが、これに限定されない。例えば、当該ユークリッド距離の２乗値が１２となる特定の状態遷移パターン（すなわち、表２または表３に示される状態遷移パターン）を抽出するものであってもよい。
光ディスクコントローラ部１５は、標準偏差演算部１２０から受け取った信号評価指標Ｍに基づいて評価処理を行う評価部として機能する。その評価結果は、図示しない表示部に表示したり、評価データとしてメモリに記憶したりすることができる。
本実施の形態では、信号評価指標検出部１００を備えた光ディスク装置２００として説明したが、光ディスクコントローラ部１５を評価部とする光ディスク評価装置（再生信号評価装置）として構成してもよい。光ディスク評価装置は、主に工場出荷前の情報記録媒体１を対象として、当該情報記録媒体１が所定の規格に適合した品質のものか否かを評価するものとして使用できる。
また、再生信号評価装置を備えた光ディスク装置２００としては、以下の動作を行う仕様とすることができる。例えば、工場出荷された市販の光ディスク（ブランクディスク）に対して再生信号の品質評価を行ない、所定の品質を満たさないものと判定をした場合については、当該光ディスクを外部へ排出する。勿論、レコーダで記録済みの光ディスク(当該光ディスク装置以外の記録)に対して当該評価を行ない、所定の品質を満たさないものと判定をした場合については、当該光ディスクを外部へ排出することも可能である。
また、光ディスク装置２００が情報の記録および再生が可能なものであれば、光ディスクに情報を記録する前に、テスト記録による評価が可能である。この場合、光ディスク装置２００が行ったテスト記録情報に対して、再生信号の品質評価を行ない、ＮＧならＯＫになるまで記録条件を調整し、所定回数の調整を経てもなおＮＧならばその光ディスクを外部へ排出するようにすることができる。
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態に係る再生信号評価装置を備えた光ディスク装置について、図面を参照し以下に説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ部材番号を付記し、その説明を適宜省略する。図２は、実施の形態２の光ディスク装置４００の構成を示すブロック図である。
情報記録媒体１は、光学的に情報の記録再生を行うための情報記録媒体であり、例えば光ディスク媒体である。光ディスク装置４００は、搭載された情報記録媒体１に対して情報の再生を行う再生装置である。
光ディスク装置４００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）３００、光ディスクコントローラ部１５を備える。光ディスク装置４００を構成するこれらの部材の構成及び機能は、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
次に、本実施の形態に係る信号評価指標検出部３００の構成について説明する。本信号評価指標検出部３００は、実施の形態１の信号評価指標検出部１００と同様に、出荷前に情報記録媒体１が所定の規格に適合した品質のものか否かを判断するための評価装置として用いることができる。また、本信号評価指標検出部３００は、情報記録媒体１の駆動装置に搭載し、ユーザが当該情報記録媒体１に情報を記録する前に、テスト記録を行う際の評価装置として用いることもできる。
信号評価指標検出部３００は、パターン検出部１０１、１０６、１１１、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２、大小判定部１０３、１０８、１１３、パターンカウント部１０４、１０９、１１４、積算部１０５、１１０、１１５、エラー演算部１１６、１１７、１１８、標準偏差演算部１２０を備えている。
信号評価指標検出部３００には、ＰＲ等化部８から出力された波形整形されたデジタル再生信号と、最尤復号部９から出力された２値化信号とが入力される。パターン検出部１０１、１０６、１１１は、それぞれ、表１、２、３の遷移データ列と最尤復号部９から出力された２値化データとを比較する。比較の結果、２値化データが表１、２、３の遷移データ列と一致する場合は、表１、表２、表３に基づいて最も確からしい遷移系列１と２番目に確からしい遷移系列２とを選択する。そして、パターン検出部１０１、１０６、１１１の選択結果に基づき、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２は、遷移系列の理想値（ＰＲ等化理想値：表１、表２、表３参照）とデジタル再生信号との距離であるメトリックを演算する。さらに、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２は、２つの遷移系列から演算されたメトリック同士の差を演算し、当該プラスとマイナスの値を持つメトリック差に対し、絶対値処理を行う。差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２からの出力は、それぞれ大小判別部１０３、１０８、１１３に入力され、所定の値（信号処理閾値）と比較される。パターンカウント部１０４、１０９、１１４は、それぞれ信号処理閾値以下の差分メトリックの個数をカウントする。これらのカウント値は、エラーレートを計算する際の各パターン群の発生頻度となる。また、積算部１０５、１１０、１１５は、それぞれ信号処理閾値以下の差分メトリックを積算する。積算部１０５、１１０、１１５で求めた積算値をパターンの発生数で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。
なお、各積算部が、信号処理閾値以下の差分メトリックを積算し、各演算部が各積算値をパターンの発生数で割って、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める構成としたが、各積算部が、信号処理閾値未満の差分メトリックを積算し、各演算部が各積算値をパターンの発生数で割って、信号処理閾値未満の差分メトリックの平均値を求める構成としてもよい。
エラー演算部１１６、１１７、１１８は、信号処理閾値以下の差分メトリックの各積算値とパターン発生数とから予測エラーレートを算出する。これらのエラー演算部１１６、１１７、１１８で算出されたエラーレートは、加算部１１９で加算される。そして、このエラーレートに対応する標準偏差が標準偏差演算部１２０で演算されこれが、信号品質を評価する信号指標値となる。上記信号評価指標検出部３００によるプロセスを以下、詳細に説明する。
ＰＲＭＬ処理で情報記録媒体１より再生された再生信号は、上述の通り、最尤復号部９から２値化信号として出力され、信号評価指標検出部３００に入力される。この２値化信号から表１の遷移データ列のパターンの何れかを検出すると、状態遷移列１及び状態遷移列２のＰＲ等化理想値が決定される。例えば、表１において、２値化信号として（０，０，０，０，Ｘ，１，１，０，０）が復号された場合、最も確からしい状態遷移列１としては、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６）が選択され、２番目に確からしい状態遷移列２としては（Ｓ０，Ｓ０、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ９，Ｓ６）が選択される。状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値は、（１，３，５，６，５）となる。一方、状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値は、（０，１，３，４，４）となる。
次に、差分メトリック演算部１０２は、再生信号系列（デジタル再生信号）と状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第１メトリック（Ｐｂ１４）を求める。同様に、再生信号系列と状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値との間のユークリッド距離の２乗値である第２メトリック（Ｐａ１４）を求める。さらに、差分メトリック演算部１０２は、第１メトリック（Ｐｂ１４）及び第２メトリック（Ｐａ１４）の差分を絶対値処理し、差分メトリックＤ１４＝｜Ｐａ１４−Ｐｂ１４｜とする。Ｐｂ１４の演算を式（９）に、Ｐａ１４の演算を式（１０）に示す。式中、ｂｋは状態遷移列１に対応するＰＲ等化理想値を示し、ａｋは状態遷移列２に対応するＰＲ等化理想値を示し、ｘｋは再生信号系列を示す。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
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エラーレートと、より高い相関のある信号評価指標とするためには、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式による信号処理において、エラーが発生する可能性が高いパターンをすべて考慮した評価方法が必要となる。
図８は、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式の信号処理における差分メトリックの分布図である。図８において、横軸は差分メトリックを示し、縦軸は所定の差分メトリック値の頻度を示している。差分メトリック（ユークリッド距離の２乗）が小さい分布ほど、ＰＲ１２２２１ＭＬ方式による信号処理において、エラーとなる可能性を秘めていることを示している。図８のグラフから、差分メトリックが１２と１４の部分に分布の群を持ち、それより高い差分メトリックは、３０以上しかないことが分かる。すなわち、エラーレートと高い相関を持つ信号指標を得るためには、差分メトリックが１２と１４の群に着目すれば十分であることがわかる。これらの群は、すなわち、表１、表２及び表３の状態遷移列パターンである。そして、これらの状態遷移列パターンを識別するのが、パターン検出部１０１、１０６、１１１である。この識別された状態遷移列パターンからメトリック差を演算する差分メトリック演算部の動作を以下にさらに詳しく説明する。
図１０（Ａ）に差分メトリック演算部１０２の出力頻度分布を示す。同様に差分メトリック演算部１０７の処理を、式（１２）〜式（１４）に、差分メトリック演算部１１２の処理を式（１５）〜（１７）に示す。
Figure 2010001588
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Figure 2010001588
Figure 2010001588
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図１０における（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の分布は、その頻度と中心位置がそれぞれ異なっている。また、これらのパターンがエラーを起こした際に発生するエラービット数も異なる。ユークリッド距離の２乗が１４の表１パターンは、１ビットエラーが発生するパターンである。ユークリッド距離の２乗が１２の表２パターンは、２ビットエラーが発生するパターンであり、ユークリッド距離の２乗が１２の表３パターンは、３ビットエラーが発生するパターンである。特に、ユークリッド距離の２乗が１２のエラーパターンは、２Ｔ連続個数に依存し、例えば、６個連続まで許容されている記録変調符号であれば、最大６ビットエラーが発生するパターンとなる。表３では、２Ｔが連続してエラーとなる６ビットエラーまで対応していないが、必要に応じて２Ｔの連続エラーを評価するパターンを定義して評価対象パターン表を拡張すればよい。
また、各表の状態遷移列パターンにおいて、記録変調符号系列におけるエラー発生確率も異なる。例えば、表１の状態遷移列パターンは、全サンプルに対して約４０％、表２のパターンは、全サンプルに対して約１５％、表３の状態遷移列パターンは、全サンプルに対して約５％程度の発生頻度となる。このように、図１０における（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で示したそれぞれの分布は、ばらつきを示す標準偏差σ、検出ウインドウ（ユークリッド距離）、エラー発生頻度、及びエラービット数に対する重みが異なるために、これらの分布から発生するエラーレートの予測もこれらを考慮した演算が必要になる。本願の大きな特徴である予測エラーレートの算出方法について、以下説明を行う。
上記課題にも記載したように、パターン群ごとに予測されたエラーレートを算出するときに、分布の形状によっては、適切に予測エラーレートを求めることができない場合がある。そこで、本実施の形態では、分布のうち、所定の閾値（信号処理閾値）以下の部分の平均値から標準偏差σを計算して、エラーレートを求めることで、予測エラーレートの計算精度を向上させる。
図１１において、信号処理閾値から大きい領域は、エラーとはならない領域であり、エラーレートを予測するためには不要な領域である。よって、差分メトリックの標準偏差からエラーレートを予測するためには、上記信号処理閾値以下の領域に着目すればよい。このエラーレートの算出方法について以下説明を行う。差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２からの出力であるＤ１４、Ｄ１２Ａ、Ｄ１２Ｂは、それぞれ大小判別部１０３、１０８、１１３に入力され所定の値（信号処理閾値）と比較される。本実施の形態では、信号処理閾値として、Ｄ１４が１４に設定されており、Ｄ１２Ａ及びＤ１２Ｂが共に１２に設定されている。大小判別部１０３、１０８、１１３は、差分メトリックが信号処理閾値以下であれば値を出力すると共に、それぞれのパターンカウントに対応したパターンカウント部１０４、１０９、１１４のカウント値をカウントアップする。これと同時に積算部１０５、１１０、１１５では、信号処理閾値以下の差分メトリックが積算される。そして、エラー演算部１１６、１１７、１１８で、この信号処理閾値以下の差分メトリックの積算値とパターン発生数から予測エラーレートを算出する。これらのエラー演算部１１６、１１７、１１８の動作について、以下説明する。
積算部１０５、１１０、１１５で求めた積算値をパターンカウント部１０４、１０９、１１４でカウントされた信号処理閾値以下の差分メトリックの個数（パターンの発生数）で割ると、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求めることができる。この信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をＭ（ｘ）、分布関数の平均値をμ、標準偏差をσｎ、確率密度関数をｆとし、分布関数が正規分布だと仮定した場合、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値ｍは、下式（１８）のようになる。
Figure 2010001588
したがって、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σｎと、信号処理閾値以下の差分メトリックの絶対値平均値mとの関係は下式（１９）で求められる。
Figure 2010001588
式（１８）、式（１９）から、信号処理閾値以下の差分メトリックの標準偏差σｎを求めるためには、信号処理閾値以下の差分メトリック絶対値平均値ｍを求めてから約１．２５３倍すれば良いことが分かる。信号処理閾値が固定であるため、前記絶対値平均値ｍから前記標準偏差σｎを計算することができる。そして、エラー演算部１１６、１１７、１１８でそれぞれ演算されるエラーの発生する確率（エラーレート ｂＥＲ）は、下式（２０）から求めることができる。
Figure 2010001588
ここで、式（２０）中のｄは、抽出対象の状態遷移パターンにおける最も確からしい状態遷移列１の理想信号と２番目に確からしい状態遷移列２の理想信号との間のユークリッド距離を表す。本実施の形態の場合、ユークリッド距離の２乗値は、ｄ１４ ２＝１４、ｄ１２Ａ ２＝１２、ｄ１２Ｂ ２＝１２である。
よって、積算値と積算数から求まる式（１９）で求まる標準偏差をσ１４、σ１２Ａ、σ１２Ｂとすると、エラー演算部１１６、１１７、１１８でそれぞれ演算される予測されるエラーレートｂＥＲ１４、ｂＥＲ１２Ａ、ｂＥＲ１２Ｂは以下の式となる。
Figure 2010001588
Figure 2010001588
Figure 2010001588
ここで、Ｐ１４、Ｐ１２Ａ、Ｐ１２Ｂ（０．４、０．１５、０．０５）は全チャネルポイントに対する分布成分におけるエラー発生確率である。また、表１の状態遷移列パターンで発生するエラーは１ビットエラーであるため１を、表２の状態遷移列パターンで発生するエラーは２ビットエラーであるため２を、表３の状態遷移列パターンで発生するエラーは３ビットエラーであるため３をそれぞれ乗じている。これらのエラーレートを加算することで表１の状態遷移列パターンと表２の状態遷移列パターンと表３の状態遷移列パターンの全パターンで発生するエラー発生確率を求めることができる。エラー発生確率をｂＥＲallとすると、式（２４）で示すことができる。
Figure 2010001588
さらに、ジッタと同様の感覚で扱える指標とするために式（２４）で求まったビットエラーレートから信号指標値への変換を実施するのが、標準偏差演算部１２０である。
Figure 2010001588
ここで、Ｐは、Ｐ１４、Ｐ１２Ａ、Ｐ１２Ｂの合計で、ｅｒｆｃ（） は相補誤差関数の積分値である。本発明の信号指標Ｍの定義式を式（２６）とすると、式（２４）で算出されるｂＥＲａｌｌを式（２５）に代入することで、指標値Ｍを求めることが出来る。
Figure 2010001588
上記では、式（２０）〜式（２６）を用いて、予測されるエラーレートから仮想的な標準偏差σを算出し、信号指標値Ｍを算出した。しかしながら、本実施の形態の評価指標Ｍの算出方法は、上記の方法に限定されず、その他の定義式でもよい。その他の定義式の一例を下記で説明する。
パターンＰａが、パターンＰｂとして検出される確率を下式（２７）の誤差関数とする。
Figure 2010001588
但し、式（２７）中のｔは、表１〜３のパターン番号を示す。ｄは、表１〜３の各パターン群におけるユークリッド距離を示す。具体的には、表１のパターン群の場合、ｄ２は１４となり、表２、３のパターン群の場合、ｄ２は１２となる。
表１のパターン群と表２のパターン群と表３のパターン群の全パターンで発生するエラー発生確率は、式（２７）を用いて、下式（２８）で算出することができる。
Figure 2010001588
上式（２８）のＮ１、Ｎ２、Ｎ３は、それぞれ、上記表１、表２，表３で定義されるパターン群の発生回数である。式（２４）との差異は、各パターン群のエラーレートが、全チャネルを母数として算出されるのではなく、表１〜３の評価パターン数を母数とすることである。式（２４）は、評価パターンを含む全てのチャネルを母数としたエラーレートとして算出する。一方、式（２８）は、評価パターンを母数としたエラーレートとして算出する。式（２４）、式（２８）で算出されるエラーレートから、仮想的なσを算出するときに、どの母数を対象にするσであるかを考慮することで、結果として同じ値を算出することができる。式（２０）〜式（２６）では、母数は全チャネルを母数として演算を行う場合の例であった。式（２８）から仮想的なσを算出して、評価指標Ｍを算出する。
仮想的な標準偏差σは、下式（２９）から、算出できる。
Figure 2010001588
但し、Ｅ−１は、式（３０）の逆関数を意味する。
Figure 2010001588
評価指標Ｍは、検出されるウインドウで正規化することで、下式（３１）で算出することができる。
Figure 2010001588
結局、上式（２６）と上式（３１）は、表１から表３で定義される評価パターンで発生する仮想的なσを算出するため、指標値Ｍとしては実質的に同じ値として算出される。計算途中のエラーレートを算出する評価母数と検出ウインドウの表記が異なるだけである。信号指標値Ｍを算出するために、どちらの式を用いても良い。また、上式（３１）を用いた信号指標値Ｍの算出は、特定の状態遷移パターンのみを抽出対象とする実施の形態１にも応用できるものである。
図１２は、チルトやデフォーカスや球面収差等の再生ストレスを付加した場合のビットエラーレート（ｂＥＲ）と式（１８）の信号指標値［％］を示したシミュレーションの結果の例である。図１２のグラフにおいて、▲印はデフォーカスストレス、●印は球面収差ストレス、◆印はラジアルチルトストレス、■印はタンジェンシャルチルトストレスを示す。また、同図における実線は理論曲線である。
一般に、システムマージのクライテリアは、ｂＥＲが約４．０Ｅ−４程度とされるため、そのｂＥＲを実現する信号指標値が約１５［％］である。図１２のグラフから明らかなように、本実施の形態で定義される信号指標値Ｍは、実際にシステムで使用される信号指標値Ｍ≦１５［％］の領域で、エラーレートの理論曲線に整合している。したがって、本実施の形態に係る信号評価方法及び指標は、信号を適切に評価するという観点で非常に有効であると言える。
以上のように、本実施の形態では、ＰＲＭＬ信号処理におけるユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移列パターンに着目し、発生確率が異なり、発生するエラー数が異なる、複数のパターン群の差分メトリック情報から、一つの信号評価指標を生成している。具体的には、各パターン群の信号処理の閾値以下の差分メトリック情報の平均値から予測されるエラーレートを求め、その合計を算出し、算出された合計のエラーレートから仮想的な正規分布の標準偏差（以下、σと略す）を計算し、当該正規分布の標準偏差σを含む信号評価指標を生成している。これにより、エラーレートと非常に相関の高い信号評価方法及び評価指標を提供することができる。
なお、図２に示す本実施の形態のプリアンプ部３、ＡＧＣ部４および波形等化部５は、１つのアナログ集積回路（ＬＳＩ）で構成してもよい。また、プリアンプ部３、ＡＧＣ部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部１００、光ディスクコントローラ部１５、及びアナログデジタル混載の１つの集積回路（ＬＳＩ）として構成されてもよい。
なお、上述した各実施の形態では、光ディスク装置として、再生装置を用いた場合について説明した。しかしながら、本発明の光ディスク装置は、これに限定されず、記録再生装置にも適応可能であることは言うまでもない。この場合は、記録のための回路が追加される構成となるが、公知の回路構成を用いることができるため、ここでの説明は省略する。
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置について図面を参照し、以下に説明する。
図１３は、本実施の形態の光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
光ディスク装置６００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）５００、光ディスクコントローラ部１５を備える。光ディスク装置６００を構成するこれらの部材の構成及び機能は、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施の形態に係る光ディスク装置６００は、再生信号評価装置として信号評価指標検出部５００を備えている。信号評価指標検出部５００は、信号処理閾値の設定以外は、第1の実施の形態の信号評価指標検出部１００と同様の構成を有している。そこで、実施の形態１の信号評価指標検出部１００と同様の構成及び機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
信号評価指標検出部５００は、図１３に示すように、実施の形態１の構成に加え、差分メトリック演算部１０２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１を備えている。
以下、平均値演算部１２１の動作と信号処理閾値の設定方法について説明を行う。実施の形態１では、信号処理閾値として、理想信号の符号距離（抽出対象の特定の状態遷移パターンにおける最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値）という所定の値を用いていた。これは、記録を最適化すると差分メトリック演算部の出力の平均値が理想信号の符号距離に一致することに由来していた。しかしながら、光ディスクの記録密度のさらなる向上に伴い、理想信号の符号距離の位置に記録の最適化が行えない場合が考えられる。
そこで、本実施の形態の信号評価指標検出部５００は、差分メトリック演算部１０２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１を備え、当該平均値を信号処理閾値として、大小判別部１０３に入力する構成としている。
上記の構成により、信号処理閾値を、差分メトリック演算部１２１から出力される分布の中心に適切に設定することができる。これにより、実施の形態１の構成に比べ、記録密度を上げた場合の、信号指標値とビットエラーレートの相関を向上させることができる。
したがって、信号処理閾値として差分メトリック分布の平均値を用いた本実施の形態の構成は、情報記録媒体１として、高密度の記録媒体を用いた場合に、特に有益である。
（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る光ディスク装置について図面を参照し、以下に説明する。
図１４は、本実施の形態の光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
光ディスク装置８００は、光ヘッド部２、プリアンプ部３、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部４、波形等化部５、Ａ／Ｄ変換部６、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）部７、ＰＲ等化部８、最尤復号部９、信号評価指標検出部（再生信号評価装置）７００、光ディスクコントローラ部１５を備える。光ディスク装置８００を構成するこれらの部材の構成及び機能は、実施の形態２と同様であるため、ここでの説明は省略する。
本実施の形態に係る光ディスク装置８００は、再生信号評価装置として信号評価指標検出部７００を備えている。信号評価指標検出部７００は、信号処理閾値の設定以外は、実施の形態２の信号評価指標検出部３００と同様の構成を有している。そこで、実施の形態２の信号評価指標検出部３００と同様の構成及び機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
信号評価指標検出部７００は、図１４に示すように、実施の形態２の構成に加え、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１、１２２、１２３を備えている。
以下、平均値演算部１２１、１２２、１２３の動作と信号処理閾値の設定方法について説明を行う。実施の形態３では、信号処理閾値として、理想信号の符号距離（抽出対象の各状態遷移パターンにおける最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値）という所定の値を用いていた。これは、記録を最適化すると差分メトリック演算部の出力の平均値が理想信号の符号距離に一致することに由来していた。しかしながら、光ディスクの記録密度のさらなる向上に伴い、理想信号の符号距離の位置に記録の最適化が行えない場合が考えられる。
そこで、本実施の形態の信号評価指標検出部７００は、差分メトリック演算部１０２、１０７、１１２の出力の平均値を演算するための平均値演算部１２１、１２２、１２３を備え、当該平均値を信号処理閾値として、大小判別部１０３、１０８、１１３に入力する構成としている。
上記の構成により、信号処理閾値を、差分メトリック演算部１２１、１２２、１２３から出力される分布の中心に適切に設定することができる。これにより、実施の形態１の構成に比べ、記録密度を上げた場合の、信号指標値とビットエラーレートの相関を向上させることができる。
したがって、信号処理閾値として差分メトリック分布の平均値を用いた本実施の形態の構成は、情報記録媒体１として、高密度の記録媒体を用いた場合に、特に有益である。
以上のように、本発明の一局面に係る再生信号評価方法は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出ステップと、前記パターン抽出ステップにて抽出された状態遷移パターンの前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算ステップと、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算ステップと、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含んでいる。
上記の方法によれば、情報記録媒体を再生して生成された２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンが抽出される。ここで、ビットエラーを引き起こす可能性のある状態遷移パターンとは、ある時刻における所定の状態から別の時刻における所定の状態へ遷移するときに複数の状態遷移を取り得るような合流パスを有する状態遷移パターンであって、最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移パターンである。ビットエラーを引き起こす可能性のある状態遷移パターンが複数存在する場合は、特定の状態遷移パターンが選択的に抽出される。
抽出された特定の状態遷移パターンの２値化信号を処理対象として、「当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリック」と、「当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリック」との差分である差分メトリックが算出される。ここで、前記第１メトリックとは第１状態遷移列の理想信号と再生信号との間のユークリッド距離の２乗値であり、第２メトリックとは第２状態遷移列の理想信号と再生信号との間のユークリッド距離の２乗値である。
そして、算出された差分メトリックのうち、所定の信号処理閾値以下のものだけが選択的に抽出される。すなわち、差分メトリックが大きい領域はエラーには寄与しないことから、算出された差分メトリックのうち信号処理閾値より大きい領域が、エラーレートを予測するためには不要な領域として排除される。そして、エラーレートを予測するための対象を、信号処理閾値以下の差分メトリックに限定して、エラーレートの予測精度の向上を図っている。
上記の方法にて抽出された信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価することから、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価方法を実現できる。
前記信号処理閾値が、前記最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値であることが好ましい。
上記の構成によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、第１状態遷移列の理想信号と第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離に合わせて正確に設定できる。これは、エラーを起こす可能性のある複数の状態遷移パターンが混在した信号を評価する場合に特に有効である。
上記の方法は、前記差分メトリック演算ステップにて算出された差分メトリックを平均して得られる演算値を前記信号処理閾値とする閾値演算ステップをさらに含むことが好ましい。
上記の方法によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、差分メトリック演算ステップにて算出された差分メトリックを平均して求めている。よって、情報記録媒体の実際の再生信号に適した信号処理閾値がその都度得られることになる。これにより、より正確な予測エラーレートを求めることができ、さらに適切な情報記録媒体の再生信号の品質評価が可能となる。
本発明の他の局面に係る再生信号評価方法は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンを抽出する複数パターン抽出ステップと、前記複数パターン抽出ステップにて抽出された状態遷移パターン毎に、前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックをそれぞれ演算する差分メトリック演算ステップと、前記複数の状態遷移パターンのそれぞれについて所定の信号処理閾値が設けられており、当該状態遷移パターン毎に、当該信号処理閾値以下の前記差分メトリックをそれぞれ抽出する抽出ステップと、前記状態遷移パターン毎に、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をそれぞれ求める平均値演算ステップと、前記状態遷移パターン毎に、前記平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求めるエラーレート演算ステップと、前記状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含んでいる。
上記の構成において、情報記録媒体を再生して生成された２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンが抽出される。そして、抽出された状態遷移パターン毎に差分メトリックを算出し、所定の信号処理閾値以下の差分メトリックだけを選択的に抽出する。すなわち、算出された差分メトリックのうち信号処理閾値より大きい領域についてはエラーレートを予測するためには不要な領域として排除し、信号処理閾値以下の差分メトリックに限定して、エラーレートの予測精度の向上を図っている。そして、状態遷移パターン毎に、信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求める。さらに、状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価することから、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価方法を実現できる。
前記複数パターン抽出ステップは、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４以下となる前記２値化信号の状態遷移パターンを抽出することが好ましい。
上記の構成において、ビットエラーを引き起こす可能性のある状態遷移パターンとは、ある時刻における所定の状態から別の時刻における所定の状態へ遷移するときに複数の状態遷移を取り得るような合流パスを有する状態遷移パターンであって、最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離が比較的小さい合流パスの状態遷移パターンである。そして、上記ユークリッド距離の２乗値が１４以下となる状態遷移パターンとは、ビットエラーを引き起こす可能性が相当に高いパターンであり、当該状態遷移パターンのみを抽出対象にすることにより、効率よく且つ高精度にエラーレートを予測でき、情報記録媒体の再生信号の適切な品質評価に資する。
前記ＰＲＭＬ信号処理方式は、ＰＲ１２２２１方式であることが好ましい。
このように、ＰＲ１２２２１方式を採用したシステムに本再生信号評価方法を適用すれば、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる。
本発明の他の局面に係る再生信号評価装置は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価装置であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出部と、前記パターン抽出部にて抽出された状態遷移パターンの前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算部と、所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出部と、前記抽出部にて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算部と、前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算部と、を含んでいる。
上記の構成によれば、抽出された信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価する。このため、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価装置を実現できる。
前記信号処理閾値は、前記最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値であることが好ましい。
上記の構成によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、第１状態遷移列の理想信号と第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離に合せて正確に設定できる。これは、エラーを起こす可能性のある複数の状態遷移パターンが混在した信号を評価する場合に特に有効である。
上記の構成において、前記差分メトリック演算部にて算出された差分メトリックを平均して得られる演算値を前記信号処理閾値とする閾値演算部をさらに含むことが好ましい。
上記の構成によれば、抽出対象の特定の状態遷移パターンに応じた信号処理閾値を、差分メトリック演算部にて算出された差分メトリックを平均して求めているため、情報記録媒体の実際の再生信号に適した信号処理閾値をその都度得ることができる。これにより、より正確な予測エラーレートを求めることができ、情報記録媒体の再生信号の品質をより適切に評価することができる再生信号評価装置を実現できる。
本発明の他の局面に係る再生信号評価装置は、情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価装置であって、前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出部と、前記パターン抽出部にて抽出された状態遷移パターン毎に、前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックをそれぞれ演算する差分メトリック演算部と、前記複数の状態遷移パターンのそれぞれについて所定の信号処理閾値が設けられており、当該状態遷移パターン毎に、当該信号処理閾値以下の前記差分メトリックをそれぞれ抽出する抽出部と、前記状態遷移パターン毎に、前記抽出部にて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をそれぞれ求める平均値演算部と、前記状態遷移パターン毎に、前記平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求めるエラーレート演算部と、前記状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求める標準偏差演算部と、を含んでいる。
上記の構成によれば、状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求め、当該標準偏差を用いて再生信号の品質を評価している。このため、エラーレートと非常に相関の高い信号評価が可能である。これにより、ＰＲＭＬ信号処理方式を採用したシステムに適し、情報記録媒体の再生信号の品質を高い精度で評価できる再生信号評価装置を実現できる。
前記パターン抽出部は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４以下となる前記２値化信号のパターンを抽出することが好ましい。
前記ＰＲＭＬ信号処理方式は、ＰＲ１２２２１方式であることが好ましい。
本発明の他の局面に係るディスク装置は、情報記録媒体である光ディスクを再生して得られる再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて２値化信号を生成する再生部と、上記各構成の再生信号評価装置と、を含んでいる。
本発明は、最尤復号法を用いて信号処理を行う技術分野において特に有用である。

Claims (13)

  1. 情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、
    前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出ステップと、
    前記パターン抽出ステップにて抽出された状態遷移パターンの前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算ステップと、
    所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出ステップと、
    前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算ステップと、
    前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、
    前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含む再生信号評価方法。
  2. 前記信号処理閾値が、前記最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値である請求項１記載の再生信号評価方法。
  3. 前記差分メトリック演算ステップにて算出された差分メトリックを平均して得られる演算値を前記信号処理閾値とする閾値演算ステップをさらに含む請求項１記載の再生信号評価方法。
  4. 情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価方法であって、
    前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンを抽出する複数パターン抽出ステップと、
    前記複数パターン抽出ステップにて抽出された状態遷移パターン毎に、前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックをそれぞれ演算する差分メトリック演算ステップと、
    前記複数の状態遷移パターンのそれぞれについて所定の信号処理閾値が設けられており、当該状態遷移パターン毎に、当該信号処理閾値以下の前記差分メトリックをそれぞれ抽出する抽出ステップと、
    前記状態遷移パターン毎に、前記抽出ステップにて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をそれぞれ求める平均値演算ステップと、
    前記状態遷移パターン毎に、前記平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求めるエラーレート演算ステップと、
    前記状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求める標準偏差演算ステップと、
    前記標準偏差を用いて前記再生信号の品質を評価する評価ステップと、を含む再生信号評価方法。
  5. 前記複数パターン抽出ステップは、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４以下となる前記２値化信号の状態遷移パターンを抽出する請求項４記載の再生信号評価方法。
  6. 前記ＰＲＭＬ信号処理方式は、ＰＲ１２２２１方式である請求項４記載の再生信号評価方法。
  7. 情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価装置であって、
    前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある特定の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出部と、
    前記パターン抽出部にて抽出された状態遷移パターンの前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックを演算する差分メトリック演算部と、
    所定の信号処理閾値以下の前記差分メトリックを抽出する抽出部と、
    前記抽出部にて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値を求める平均値演算部と、
    前記平均値から予測されるエラーレートに相当する標準偏差を求める標準偏差演算部と、を含む再生信号評価装置。
  8. 前記信号処理閾値が、前記最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値である請求項７記載の再生信号評価装置。
  9. 前記差分メトリック演算部にて算出された差分メトリックを平均して得られる演算値を前記信号処理閾値とする閾値演算部をさらに含む請求項７記載の再生信号評価装置。
  10. 情報記録媒体から再生された再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて生成された２値化信号に基づいて、当該再生信号の品質を評価する再生信号評価装置であって、
    前記２値化信号から、ビットエラーを引き起こす可能性のある複数の状態遷移パターンを抽出するパターン抽出部と、
    前記パターン抽出部にて抽出された状態遷移パターン毎に、前記２値化信号に基づいて、当該２値化信号に対応する最も確からしい第１状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第１メトリックと、当該２値化信号に対応する２番目に確からしい第２状態遷移列の理想信号と前記再生信号との間の第２メトリックとの差分である差分メトリックをそれぞれ演算する差分メトリック演算部と、
    前記複数の状態遷移パターンのそれぞれについて所定の信号処理閾値が設けられており、当該状態遷移パターン毎に、当該信号処理閾値以下の前記差分メトリックをそれぞれ抽出する抽出部と、
    前記状態遷移パターン毎に、前記抽出部にて抽出された前記信号処理閾値以下の差分メトリックの平均値をそれぞれ求める平均値演算部と、
    前記状態遷移パターン毎に、前記平均値から予測されるエラーレートをそれぞれ求めるエラーレート演算部と、
    前記状態遷移パターン毎のエラーレートの総和に相当する標準偏差を求める標準偏差演算部と、を含む再生信号評価装置。
  11. 前記パターン抽出部は、最も確からしい第１の状態遷移列の理想信号と２番目に確からしい第２の状態遷移列の理想信号との間のユークリッド距離の２乗値が１４以下となる前記２値化信号のパターンを抽出する請求項１０記載の再生信号評価装置。
  12. 前記ＰＲＭＬ信号処理方式は、ＰＲ１２２２１方式である請求項１０記載の再生信号評価装置。
  13. 情報記録媒体である光ディスクを再生して得られる再生信号からＰＲＭＬ信号処理方式を用いて２値化信号を生成する再生部と、
    請求項７ないし１２の何れか１項に記載の再生信号評価装置と、を含む光ディスク装置。
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